JP2004279065A - Rotation angle detecting apparatus - Google Patents

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JP2004279065A
JP2004279065A JP2003067172A JP2003067172A JP2004279065A JP 2004279065 A JP2004279065 A JP 2004279065A JP 2003067172 A JP2003067172 A JP 2003067172A JP 2003067172 A JP2003067172 A JP 2003067172A JP 2004279065 A JP2004279065 A JP 2004279065A
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JP
Japan
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gear
pinion
shaft portion
small gear
rotation angle
Prior art date
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Application number
JP2003067172A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Yoshida
力 美田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Corp
Original Assignee
Calsonic Kansei Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation angle detecting apparatus capable of highly accurately detecting the rotation angle of a rotator while reducing the cost by reducing the number of components in comparison with the conventional apparatus. <P>SOLUTION: The rotation angle detection apparatus is set so that a first gearwheel part 1b and a second gearwheel part 1c both having a different number of teeth from that of a driving gear 1 are formed in the driving gear 1 at locations displaced in axial directions, a first pinion 2 and a second pinion 3 are provided with an identical shape, and the first pinion 2 engages with the first gearwheel part 1b, and the second pinion 2 engages with the second gearwheel part 1c. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の回転角を検出する回転角検出装置に係り、特に、ステアリングの操舵角を検出するのに好適な回転角検出装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
この種の回転角検出装置としては、ステアリングシャフトに固定された駆動歯車と噛み合う2つの小歯車にそれぞれ磁石を設け、この磁石にAMR(異方性磁気抵抗)センサを付設した構成の測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
2つの小歯車の歯数は1つだけ異なるように設定され、ステアリングシャフトが回転したとき、3つの歯車の回転角が異なるように設定されている。2つのAMRセンサは、磁束密度を検出してそれに応じた電圧を出力するため、2つのAMRセンサが出力する電圧値の変化に基づいて、ステアリングの絶対角(ニュートラル位置からの回転角)を検出することができる。
【0004】
【特許文献1】
特表2001−505667号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、次のような問題を有している。
(イ) 駆動歯車1つと小歯車2つの計3つの歯車を用いているため、部品費および組立費が高価である。
(ロ) 2つの小歯車は歯数が異なるように設定されているが、一目しただけでは歯数の違いを確認できないため、組立作業時において誤組み付けが発生するおそれがある。
【0006】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、従来品と比較して、部品点数の削減によるコスト削減を図りつつ、回転体の回転角を高精度で検出できる回転角検出装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明請求項1に記載の回転角検出装置では、回転体に応じて回転する駆動歯車と、この駆動歯車を収納するハウジングと、このハウジング内に設け、駆動歯車とそれぞれ噛み合う第1小歯車および第2小歯車と、前記第1小歯車に設けた第1磁極と、前記第2小歯車に設けた第2磁極と、
【0008】
前記第1磁極に面して配置した第1磁気センサと、前記第2磁極に面して配置した第2磁気センサと、これら第1磁気センサと第2磁気センサの検出信号に基づいて回転体の回転角を検出する演算回路を有する回路基板と、を備えた回転角検出装置において、前記駆動歯車に、軸方向に位置をずらして歯数の異なる第1歯車部と第2歯車部とを形成し、前記第1小歯車と第2小歯車を同一形状とし、前記第1小歯車と第2小歯車を、第1小歯車と第1歯車部が噛み合い、第2小歯車と第2歯車部が噛み合うように設定したことを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の回転角検出装置において、前記第1小歯車と第2小歯車の一面側に環状の第1軸部を形成するとともに、第1小歯車と第2小歯車の他面側に環状の第2軸部を形成し、前記第1軸部と第2軸部の長さを、第1小歯車と第2小歯車を互いに軸方向逆向きにしてハウジングに組み付けたとき、第1小歯車が第1歯車部と噛み合い、第2小歯車が第2歯車部と噛み合うように設定したことを特徴とする。
【0010】
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の回転角検出装置において、前記第1軸部と第2軸部を異径に形成し、前記ハウジングに、第1軸部と嵌合可能な第1軸受け部と、第2軸部と嵌合可能な第2軸受け部を設け、前記第1小歯車の第1軸部を第1軸受け部と嵌合させるとともに、第2小歯車の第2軸部を第2軸受け部と嵌合させ、前記第1小歯車の第2軸部と第2小歯車の第1軸部に回路基板を当接させて第1小歯車と第2小歯車を回動自在に固定し、前記第1磁気センサと第2磁気センサを、第1小歯車の第2軸部と第2小歯車の第1軸部に囲まれるように回路基板上に実装したことを特徴とする。
【0011】
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の回転角検出装置において、前記駆動歯車を車両のステアイングシャフトと一体に設け、前記駆動歯車の第1歯車部の歯数をm1、第2歯車部の歯数をm2とし、前記第1小歯車および第2小歯車の歯数をm3、1回転当たりの波形数をn1としたとき、m1,m2,m3,n1が、
0<|4×n1×m1/m3−4×n1×m2/m3|<0.5
を満足することを特徴とする。
【0012】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明では、駆動歯車の回転により、駆動歯車の第1歯車部と噛み合う第1小歯車と、駆動歯車の第2歯車部と噛み合う第2小歯車が回転する。このとき、第1小歯車と第2小歯車は同一形状であるが、第1小歯車と噛み合う第1歯車部と、第2小歯車と噛み合う第2歯車部は、異なる歯数に設定されているため、第1小歯車と第2小歯車は異なる回転速度で回転する。よって、第1磁気センサと第2磁気センサから出力される検出信号は同一とならないため、2つの検出信号に基づいて、回転体の回転角を検出可能である。
【0013】
すなわち、本発明では、駆動歯車に異なる歯数の第1歯車部と第2歯車部を形成することにより、第1小歯車と第2小歯車を同一形状とした場合でも、回転体の回転角を検出できる。したがって、歯数の異なる2種類の小歯車を用いて回転角を検出する従来技術と比較して、小歯車が1つで済むため、部品点数の削減による製造コストの低減を図りつつ、回転体の回転角を高精度で検出できる。
【0014】
請求項2に記載の発明では、第1小歯車と第2小歯車を互いに軸方向逆向きにしてハウジングに組み付けたとき、第1小歯車と第1歯車部、および第2小歯車と第2歯車部がそれぞれ噛み合うように第1軸部と第2軸部の長さを設定したため、第1小歯車と第2小歯車のハウジングに対する軸方向位置を同じとしたまま、歯車部分の軸方向位置をずらすことができる。
【0015】
例えば、第1軸部と第2軸部とを同一長さに設定し、ハウジング側で第1小歯車と第2小歯車の軸方向位置をずらす構成とした場合、ずらした分だけ軸方向寸法が大きくなってしまう。これに対し、本発明では、ハウジングに組み付けられた第1小歯車と第2小歯車は、歯車部分の位置は軸方向にずれた状態であるが、ハウジングに対する軸方向位置は同一とすることが可能であるため、軸方向寸法をより小さくしてハウジングの薄型化を図ることができる。
【0016】
請求項3に記載の発明では、第1小歯車の第1軸部を第1軸受け部と嵌合させ、第2小歯車の第2軸部を第2軸受け部と嵌合させることで、第1小歯車と第2小歯車とが互いに軸方向逆向きでハウジングに組み付けられる。さらに、第1軸部と第2軸部は異径に形成され、これに応じて第1軸受け部と第2軸受け部の形状も異なるため、第1小歯車と第2小歯車の組み付け方向を間違うことがない。
【0017】
また、第1小歯車の第2軸部と第2小歯車の第1軸部には、第1磁気センサと第2磁気センサを実装した回路基板が当接しているため、軸方向寸法をより小さくできる。
【0018】
請求項4に記載の発明では、下記の式を満足するように、m1,m2,m3,n1を設定した。
0<|4×n1×m1/m3−4×n1×m2/m3|<0.5 ...式▲1▼
【0019】
通常、ステアリングホイールは、片側2回転、すなわち、一方の回転端から他方の回転端まで4回転するように設定されている。よって、駆動歯車がステアリングシャフト一体に設けられている場合、第1磁気センサから出力される波形数は、4×n1×m1/m3個となる。一方、第2磁気センサから出力される波形数は、4×n1×m2/m3個となる。
【0020】
したがって、式▲1▼を満足するようにm1,m2,m3,n1を設定することにより、ステアリングホイールを4回転させたとき、第1磁気センサと第2磁気センサの出力電圧が描く波形のずれが、0.5波形未満となる。すなわち、ステアリングホイールの回転操作可能範囲のどの角度においても、2つの波形の位置関係が同一とならないため、ステアリングホイールの絶対角を高精度に検出できる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の回転角検出装置を実現する実施の形態を、第1実施例と第2実施例とに基づいて説明する。
【0022】
(第1実施例)
まず、構成を説明する。
図1は、第1実施例の回転角検出装置の構造を示す正面図であり、図において、1は駆動歯車、2は第1小歯車、3は第2小歯車、6は第1磁気センサ、7は第2磁気センサである。
【0023】
駆動歯車1は、その中心部に形成された開口部1aに図外のステアリングシャフトが嵌挿され、ステアリングシャフトと一体に回転する。この駆動歯車1は、軸方向に位置をずらして歯数50に設定された第1歯車部1bと、歯数48に設定された第2歯車部1cとが形成されている。
【0024】
第1小歯車2は、歯数20に設定され、駆動歯車1の第1歯車部1bと噛み合っている。また、第2小歯車3は、第1小歯車2と同一形状のものであり、駆動歯車1の第2歯車部1cと噛み合っている。これら第1小歯車2と第2小歯車3は、駆動歯車1を挟んで対称位置に配置されている。
【0025】
次に、第1小歯車2と第2小歯車3の構造を説明する。なお、第1小歯車2と第2小歯車3とは同一形状であるため、第1小歯車2の構造についてのみ説明する。
【0026】
図2に示すように、第1小歯車2は、歯車部2aと、この歯車部2aの両面に突出する第1軸部2bと第2軸部2cとから構成されている。歯車部2aの中心には、N極とS極が180度ずつで入れ替わるように1組の第1磁極4(第2小歯車3では第2磁極5)が歯車部2aの両面に露出した状態で固定されている。
【0027】
第1軸部2bと第2軸部2cは、どちらも環状に形成されている。第2軸部2cの方が第1軸部2bよりも大径であるが、軸方向長さは、第1軸部2bの方が第2軸部2cよりも長く設定されている。すなわち、歯車部2aの軸方向位置は、第1小歯車2の軸方向中心位置から第2軸部2c側へオフセットして設定されている。
【0028】
図3は回転角検出装置の構造を示す縦断面図である。
図において、10は回転角検出装置のハウジングであり、ケースアッパ8とケースロア9とから構成されている。
【0029】
駆動歯車1の駆動歯車軸1dは、回転角検出装置のハウジングを構成するケースアッパ8とケースロア9により回動自在に挟装されている。
【0030】
第1小歯車2は、第1軸部2bがケースアッパ8に設けられた第1軸受け部8aと回動自在に嵌合し、第2軸部2cが回路基板11上に当接した状態で、ケースアッパ8と回路基板11に挟装されている。
【0031】
一方、第2小歯車3は、第2軸部3cがケースアッパ8に設けられた第2軸受け部8bと回動自在に嵌合し、第1軸部3bが回路基板11上に当接した状態で、ケースアッパ8と回路基板11とに挟装されている。
【0032】
すなわち、第1小歯車2と第2小歯車3は、互いに逆向きの状態でハウジング10に組み付けられており、第1小歯車2の歯車部2aが駆動歯車1の第1歯車部1bと噛み合い、第2小歯車3の歯車部3aが駆動歯車1の第2歯車部1bと噛み合っている。
【0033】
第1磁気センサ6は、第1小歯車2の第1磁極4に面し、周囲を第2軸部2cに囲まれた状態で、回路基板11上に実装されている。また、第2磁気センサ7は、第2小歯車3の第2磁極5に面し、周囲を第1軸部3bに囲まれた状態で、回路基板11上に実装されている。これら第1磁気センサ6および第2磁気センサ7としては、例えば、MR(Magneto Resistance)センサやホールICが用いられる。
【0034】
第1磁気センサ6および第2磁気センサ7は、第1小歯車2と第2小歯車3の回転に伴って変化する磁束密度に応じて出力電圧を変化させる。この出力電圧は、回路基板11上の増幅回路を介して回路基板11上の演算回路に入力される。演算回路では、2つの出力電圧を比較してステアリングの絶対角を算出する。算出されたステアリングの絶対角は、図外のステアリングハーネスを介して車両の制御装置に入力され、4輪操舵制御等の車両制御に利用される。
【0035】
第1磁気センサ6と第2磁気センサ7の出力電圧を比較してステアリングの絶対角を求める場合、ステアリングを一方の回転端から他方の回転端まで回転させたとき、2つの出力電圧値が描く波形の位置関係がいずれの角度でも同一とならないよう、2つの波形のずれを0.5未満に設定する必要がある。
【0036】
2つの波形のずれが0.5未満となるためには、駆動歯車1の第1歯車部1bの歯数をm1、第2歯車部1bの歯数をm2、第1小歯車2および第2小歯車3の歯数をm3、1回転当たりの波形数をn1としたとき、
0<|4×n1×m1/m3−4×n1×m2/m3|<0.5
上記の式を満足するm1,m2,m3,n1を設定しなければならない。
【0037】
第1実施例では、m1=48,m2=50,m3=20,n1=1であるから、ステアリングシャフトが4回転したとき、第1磁気センサ6出力される波形数と、第2磁気センサ7から出力される波形数は、
4×n1×m1/m2=4×1×48/20=9.6
4×n1×m1/m3=4×1×50/20=10
となり、第2磁気センサ7の出力波形が第1磁気センサ6の出力波形よりも0.4だけ進む(図4参照)ため、2つの出力電圧値が描く波形の位置関係がいずれの角度でも同一とならず、ステアリングの絶対角を検出できる。
【0038】
次に、作用を説明する。
[ハウジングへの小歯車組み付け作用]
第1実施例の回転角検出装置では、ケースロア9に駆動歯車1と回路基板11を組み付け、ケースアッパ8に第1小歯車2と第2小歯車3を組み付けた後、ケースアッパ8とケースロア9を重ね合わせる構造となっている。
【0039】
ケースアッパ8に第1小歯車2と第2小歯車3を組み付ける場合、ケースアッパ8の第1軸受け部8aに、第1小歯車2の第1軸部2bを嵌合させ、ケースアッパ8の第2軸受け部8bに、第2小歯車3の第2軸部3cを嵌合させる。
【0040】
このとき、第1軸部2b(3b)と第2軸部2c(3c)は異径に形成され、第1軸受け部8aと第2軸受け部8bもこれに合わせた形状となっているため、第1小歯車2と第2小歯車3は常に適正な方向(逆向き)で組み付けられる。
【0041】
次に、効果を説明する。
第1実施例の回転角検出装置にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
【0042】
(1) 駆動歯車1に歯数48の第1歯車部1bと歯数50の第2歯車部1cを形成することにより、第1小歯車2と第2小歯車3を同一形状とした場合でも、ステアリングの操舵角を検出できるため、歯数の異なる2種類の小歯車を用いて回転角を検出する従来技術と比較して、小歯車が1つで済み、部品点数の削減による製造コストの低減を図ることができる。
【0043】
(2) 第1小歯車2と第2小歯車3を互いに軸方向逆向きにしてハウジング10に組み付けたとき、第1小歯車2と第1歯車部1b、および第2小歯車3と第2歯車部1cがそれぞれ噛み合うように第1軸部2b(3b)と第2軸部2c(3c)の長さを設定したため、組み付け時のハウジング10に対する軸方向寸法を小さくできる。さらに、第1小歯車2の第2軸部2cと第2小歯車3の第1軸部3aを回路基板11を当接させ、ケースアッパ8と回路基板11で第1小歯車2と第2小歯車3を固定する構成としたため、回路基板11上に実装した第1磁気センサ6と第2磁気センサ7を第1磁極4と第2磁極5に近接配置することができるとともに、ハウジング10の薄型化を図ることができる。
【0044】
(3) 第1軸部2b(3b)と第2軸部2c(3c)は異径に形成され、第1軸受け部8aと第2軸受け部8bもこれに合わせた形状となっているため、ケースアッパ8に第1小歯車2と第2小歯車3を組み付ける場合、作業者は意識することなく第1小歯車2と第2小歯車3を適正な方向に組み付けることができ、誤組付けを防止できる。
【0045】
(4) ステアリングホイールを一方の回転端から他方の回転端まで回転させたとき、第2磁気センサ7の出力電圧が描く波形を、第1磁気センサ6の出力電圧が描く波形よりも0.4波形進むように、駆動歯車1の第1歯車部1bおよび第2歯車部1cの歯数、第1小歯車2と第2小歯車3の歯数と磁極数を設定したため、ステアリングホイールの回転操作可能範囲のどの角度においても、2つの波形の位置関係が同一となることがなく、ステアリングホイールの絶対角を高精度に検出できる。
【0046】
(その他の実施例)
以上、本発明の回転角検出装置を実現する実施の形態を、第1実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は第1実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の回転角検出装置の構造を示す正面図である。
【図2】第1小歯車と第2小歯車の構造を示す正面図である。
【図3】回転角検出装置の構造を示す縦断面図である。
【図4】第1磁気センサと第2磁気センサの出力波形を示す図である。
【符号の説明】
1 駆動歯車
1a 開口部
1b 第1歯車部
1c 第2歯車部
1d 駆動歯車軸
2 第1小歯車
2a 歯車部
2b 第1軸部
2c 第2軸部
3 第2小歯車
3a 歯車部
3b 第1軸部
3c 第2軸部
4 第1磁極
5 第2磁極
6 第1磁気センサ
7 第2磁気センサ
8 ケースアッパ
8a 第1軸受け部
8b 第2軸受け部
9 ケースロア
10 ハウジング
11 回路基板
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotation angle detection device for detecting a rotation angle of a rotating body, and particularly to a technical field of a rotation angle detection device suitable for detecting a steering angle of a steering wheel.
[0002]
[Prior art]
As this kind of rotation angle detecting device, there is a measuring device having a configuration in which a magnet is provided on each of two small gears meshing with a driving gear fixed to a steering shaft, and an AMR (anisotropic magnetoresistance) sensor is attached to the magnet. It is known (for example, refer to Patent Document 1).
[0003]
The number of teeth of the two small gears is set to be different by one, and the rotation angles of the three gears are set to be different when the steering shaft rotates. Since the two AMR sensors detect a magnetic flux density and output a voltage corresponding to the detected magnetic flux density, an absolute steering angle (a rotation angle from a neutral position) is detected based on a change in a voltage value output by the two AMR sensors. can do.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-505667 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following problems.
(A) Since a total of three gears, one driving gear and two small gears, are used, the cost of parts and assembly is high.
(B) Although the two small gears are set to have different numbers of teeth, the difference in the number of teeth cannot be confirmed at a glance, so that there is a possibility that erroneous assembly may occur during the assembly operation.
[0006]
The present invention has been made with a focus on the above problem, and its object is to detect the rotation angle of a rotating body with high accuracy while reducing costs by reducing the number of parts compared to conventional products. It is an object of the present invention to provide a rotation angle detecting device which can be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the rotation angle detecting device according to the first aspect of the present invention, a drive gear that rotates according to a rotating body, a housing that houses the drive gear, and a drive gear that is provided in the housing, A first small gear and a second small gear meshing with the first small gear, a first magnetic pole provided on the first small gear, a second magnetic pole provided on the second small gear,
[0008]
A first magnetic sensor arranged to face the first magnetic pole, a second magnetic sensor arranged to face the second magnetic pole, and a rotator based on detection signals of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. And a circuit board having an arithmetic circuit for detecting the rotation angle of the first and second gear units, wherein the drive gear is provided with a first gear unit and a second gear unit having different numbers of teeth by shifting the positions in the axial direction. The first small gear and the second small gear are formed in the same shape, the first small gear and the second small gear are meshed with the first small gear and the first gear portion, and the second small gear and the second gear are formed. The parts are set so as to mesh with each other.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the rotation angle detecting device according to the first aspect, an annular first shaft portion is formed on one surface side of the first small gear and the second small gear, and the first small gear is formed. An annular second shaft portion is formed on the other surface side of the second pinion and the second pinion, and the lengths of the first shaft portion and the second shaft portion are set such that the first pinion and the second pinion are axially opposite to each other. The first small gear meshes with the first gear and the second small gear meshes with the second gear when assembled to the housing.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the rotation angle detecting device according to the second aspect, the first shaft portion and the second shaft portion are formed to have different diameters, and the first shaft portion can be fitted to the housing. A first bearing portion and a second bearing portion that can be fitted to the second shaft portion. The first shaft portion of the first pinion is fitted to the first bearing portion, and the second bearing portion of the second pinion is The first pinion and the second pinion are fitted by fitting the two-axis section with the second bearing section, and bringing the circuit board into contact with the second axis section of the first pinion and the first axis section of the second pinion. Is rotatably fixed, and the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are mounted on a circuit board so as to be surrounded by the second shaft portion of the first small gear and the first shaft portion of the second small gear. It is characterized by the following.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the rotation angle detecting device according to any one of the first to third aspects, the drive gear is provided integrally with a steering shaft of a vehicle, and the first drive gear is provided. When the number of teeth of the gear portion is m1, the number of teeth of the second gear portion is m2, the number of teeth of the first and second small gears is m3, and the number of waveforms per rotation is n1, m1 and m2 , M3, n1
0 <| 4 × n1 × m1 / m3-4 × n1 × m2 / m3 | <0.5
Is satisfied.
[0012]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the rotation of the drive gear rotates the first small gear meshing with the first gear portion of the drive gear and the second small gear meshing with the second gear portion of the drive gear. At this time, the first pinion and the second pinion have the same shape, but the first gear portion that meshes with the first pinion and the second gear portion that meshes with the second pinion have different numbers of teeth. Therefore, the first small gear and the second small gear rotate at different rotational speeds. Therefore, since the detection signals output from the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are not the same, the rotation angle of the rotating body can be detected based on the two detection signals.
[0013]
That is, in the present invention, by forming the first gear portion and the second gear portion having different numbers of teeth on the drive gear, even when the first small gear and the second small gear have the same shape, the rotation angle of the rotating body is increased. Can be detected. Therefore, as compared with the related art in which the rotation angle is detected using two types of small gears having different numbers of teeth, only one small gear is required, so that the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of parts and the rotating body can be reduced. Can be detected with high accuracy.
[0014]
According to the second aspect of the present invention, when the first small gear and the second small gear are assembled to the housing in the axial direction opposite to each other, the first small gear and the first gear portion, and the second small gear and the second small gear are arranged. Since the lengths of the first shaft portion and the second shaft portion are set so that the gear portions mesh with each other, the axial position of the gear portion is maintained while the axial position of the first small gear and the second small gear with respect to the housing is the same. Can be shifted.
[0015]
For example, when the first shaft portion and the second shaft portion are set to the same length, and the axial positions of the first pinion and the second pinion are shifted on the housing side, the axial dimension is shifted by the shifted amount. Becomes large. On the other hand, in the present invention, the first pinion and the second pinion assembled to the housing are in a state where the position of the gear portion is shifted in the axial direction, but the axial position with respect to the housing is the same. Since it is possible, the dimension in the axial direction can be made smaller and the housing can be made thinner.
[0016]
According to the third aspect of the present invention, the first shaft portion of the first pinion is fitted to the first bearing portion, and the second shaft portion of the second pinion is fitted to the second bearing portion. The 1st pinion and the 2nd pinion are assembled to the housing in opposite axial directions. Further, the first shaft portion and the second shaft portion are formed to have different diameters, and accordingly, the shapes of the first bearing portion and the second bearing portion are different, so that the assembling direction of the first pinion and the second pinion is changed. There is no mistake.
[0017]
Further, since the circuit board on which the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are mounted is in contact with the second shaft portion of the first small gear and the first shaft portion of the second small gear, the axial dimension is reduced. Can be smaller.
[0018]
In the invention according to claim 4, m1, m2, m3, and n1 are set so as to satisfy the following expression.
0 <| 4 × n1 × m1 / m3-4 × n1 × m2 / m3 | <0.5. . . Formula ▲ 1 ▼
[0019]
Normally, the steering wheel is set to make two rotations on one side, that is, four rotations from one rotation end to the other. Therefore, when the drive gear is provided integrally with the steering shaft, the number of waveforms output from the first magnetic sensor is 4 × n1 × m1 / m3. On the other hand, the number of waveforms output from the second magnetic sensor is 4 × n1 × m2 / m3.
[0020]
Therefore, by setting m1, m2, m3, and n1 so as to satisfy the expression (1), when the steering wheel is rotated four times, the deviation of the waveform drawn by the output voltages of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. Is less than 0.5 waveform. That is, the positional relationship between the two waveforms is not the same at any angle in the range where the rotation of the steering wheel is possible, so that the absolute angle of the steering wheel can be detected with high accuracy.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment for realizing the rotation angle detecting device of the present invention will be described based on a first embodiment and a second embodiment.
[0022]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a front view showing the structure of a rotation angle detecting device according to a first embodiment, in which 1 is a driving gear, 2 is a first small gear, 3 is a second small gear, and 6 is a first magnetic sensor. , 7 are second magnetic sensors.
[0023]
The drive gear 1 has a steering shaft (not shown) inserted into an opening 1a formed at the center thereof, and rotates together with the steering shaft. The drive gear 1 is formed with a first gear portion 1b having a number of teeth of 50 and a second gear portion 1c having a number of teeth of 48 with the position shifted in the axial direction.
[0024]
The first small gear 2 is set to have 20 teeth and meshes with the first gear portion 1 b of the drive gear 1. The second small gear 3 has the same shape as the first small gear 2, and meshes with the second gear portion 1 c of the drive gear 1. The first small gear 2 and the second small gear 3 are arranged symmetrically with respect to the drive gear 1.
[0025]
Next, the structure of the first small gear 2 and the second small gear 3 will be described. Since the first small gear 2 and the second small gear 3 have the same shape, only the structure of the first small gear 2 will be described.
[0026]
As shown in FIG. 2, the first small gear 2 includes a gear portion 2a, and a first shaft portion 2b and a second shaft portion 2c protruding from both surfaces of the gear portion 2a. At the center of the gear portion 2a, a pair of first magnetic poles 4 (second magnetic poles 5 in the case of the second small gear 3) are exposed on both surfaces of the gear portion 2a such that the N pole and the S pole are switched at 180 degrees. It is fixed at.
[0027]
Both the first shaft portion 2b and the second shaft portion 2c are formed in an annular shape. Although the second shaft portion 2c has a larger diameter than the first shaft portion 2b, the axial length is set to be longer in the first shaft portion 2b than in the second shaft portion 2c. That is, the axial position of the gear portion 2a is set to be offset from the axial center position of the first small gear 2 toward the second shaft portion 2c.
[0028]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the structure of the rotation angle detecting device.
In the figure, reference numeral 10 denotes a housing of the rotation angle detecting device, which comprises a case upper 8 and a case lower 9.
[0029]
A drive gear shaft 1d of the drive gear 1 is rotatably sandwiched between a case upper 8 and a case lower 9 which constitute a housing of the rotation angle detecting device.
[0030]
The first pinion 2 has a first shaft portion 2b rotatably fitted to a first bearing portion 8a provided on the case upper 8, and a second shaft portion 2c abutting on the circuit board 11. , Between the case upper 8 and the circuit board 11.
[0031]
On the other hand, in the second small gear 3, the second shaft portion 3 c is rotatably fitted to the second bearing portion 8 b provided on the case upper 8, and the first shaft portion 3 b abuts on the circuit board 11. In this state, it is sandwiched between the case upper 8 and the circuit board 11.
[0032]
That is, the first small gear 2 and the second small gear 3 are assembled to the housing 10 in a state opposite to each other, and the gear 2a of the first small gear 2 meshes with the first gear 1b of the drive gear 1. The gear portion 3a of the second small gear 3 meshes with the second gear portion 1b of the drive gear 1.
[0033]
The first magnetic sensor 6 is mounted on the circuit board 11 so as to face the first magnetic pole 4 of the first small gear 2 and to be surrounded by the second shaft portion 2c. The second magnetic sensor 7 is mounted on the circuit board 11 so as to face the second magnetic pole 5 of the second small gear 3 and to be surrounded by the first shaft portion 3b. As the first magnetic sensor 6 and the second magnetic sensor 7, for example, an MR (Magneto Resistance) sensor or a Hall IC is used.
[0034]
The first magnetic sensor 6 and the second magnetic sensor 7 change the output voltage according to the magnetic flux density that changes with the rotation of the first small gear 2 and the second small gear 3. This output voltage is input to an arithmetic circuit on the circuit board 11 via an amplifier circuit on the circuit board 11. The arithmetic circuit compares the two output voltages to calculate the absolute steering angle. The calculated absolute angle of the steering is input to a control device of the vehicle via a steering harness (not shown), and is used for vehicle control such as four-wheel steering control.
[0035]
When the absolute angle of the steering is obtained by comparing the output voltages of the first magnetic sensor 6 and the second magnetic sensor 7, when the steering is rotated from one rotation end to the other rotation end, two output voltage values are drawn. It is necessary to set the deviation between the two waveforms to be less than 0.5 so that the positional relationship between the waveforms is not the same at any angle.
[0036]
In order for the difference between the two waveforms to be less than 0.5, the number of teeth of the first gear portion 1b of the driving gear 1 is m1, the number of teeth of the second gear portion 1b is m2, the first small gear 2 and the second When the number of teeth of the small gear 3 is m3 and the number of waveforms per rotation is n1,
0 <| 4 × n1 × m1 / m3-4 × n1 × m2 / m3 | <0.5
M1, m2, m3, and n1 that satisfy the above equation must be set.
[0037]
In the first embodiment, since m1 = 48, m2 = 50, m3 = 20, and n1 = 1, when the steering shaft rotates four times, the number of waveforms output from the first magnetic sensor 6 and the second magnetic sensor 7 The number of waveforms output from
4 × n1 × m1 / m2 = 4 × 1 × 48/20 = 9.6
4 × n1 × m1 / m3 = 4 × 1 × 50/20 = 10
And the output waveform of the second magnetic sensor 7 is advanced by 0.4 from the output waveform of the first magnetic sensor 6 (see FIG. 4), so that the positional relationship of the waveforms drawn by the two output voltage values is the same at any angle. And the absolute steering angle can be detected.
[0038]
Next, the operation will be described.
[Assembly of small gear to housing]
In the rotation angle detection device of the first embodiment, the drive gear 1 and the circuit board 11 are assembled to the case lower 9, the first small gear 2 and the second small gear 3 are assembled to the case upper 8, and then the case upper 8 and the case lower 9 are assembled. Are superimposed.
[0039]
When assembling the first small gear 2 and the second small gear 3 to the case upper 8, the first shaft portion 2 b of the first small gear 2 is fitted to the first bearing portion 8 a of the case upper 8, and The second shaft portion 3c of the second small gear 3 is fitted to the second bearing portion 8b.
[0040]
At this time, the first shaft portion 2b (3b) and the second shaft portion 2c (3c) are formed to have different diameters, and the first bearing portion 8a and the second bearing portion 8b are also formed in a shape corresponding thereto. The first small gear 2 and the second small gear 3 are always assembled in an appropriate direction (opposite direction).
[0041]
Next, effects will be described.
In the rotation angle detecting device according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0042]
(1) By forming the first gear portion 1b having 48 teeth and the second gear portion 1c having 50 teeth on the drive gear 1, even when the first small gear 2 and the second small gear 3 have the same shape. Since the steering angle of the steering wheel can be detected, only one small gear is required as compared with the prior art in which the rotation angle is detected using two types of small gears having different numbers of teeth. Reduction can be achieved.
[0043]
(2) When the first pinion 2 and the second pinion 3 are assembled in the housing 10 with their axial directions opposite to each other, the first pinion 2 and the first gear portion 1b, and the second pinion 3 and the second pinion 3 Since the lengths of the first shaft portion 2b (3b) and the second shaft portion 2c (3c) are set so that the gear portions 1c mesh with each other, the axial dimension with respect to the housing 10 at the time of assembly can be reduced. Further, the circuit board 11 is brought into contact with the second shaft portion 2c of the first small gear 2 and the first shaft portion 3a of the second small gear 3, and the first small gear 2 and the second Since the small gear 3 is fixed, the first magnetic sensor 6 and the second magnetic sensor 7 mounted on the circuit board 11 can be arranged close to the first magnetic pole 4 and the second magnetic pole 5, and the housing 10 The thickness can be reduced.
[0044]
(3) Since the first shaft portion 2b (3b) and the second shaft portion 2c (3c) are formed to have different diameters, and the first bearing portion 8a and the second bearing portion 8b also have shapes corresponding to these. When assembling the first small gear 2 and the second small gear 3 to the case upper 8, the operator can assemble the first small gear 2 and the second small gear 3 in an appropriate direction without being conscious of the operation, and Can be prevented.
[0045]
(4) When the steering wheel is rotated from one rotation end to the other rotation end, the waveform drawn by the output voltage of the second magnetic sensor 7 is 0.4 times smaller than the waveform drawn by the output voltage of the first magnetic sensor 6. Since the number of teeth of the first gear portion 1b and the second gear portion 1c of the drive gear 1, the number of teeth of the first small gear 2 and the second small gear 3 and the number of magnetic poles are set so as to advance the waveform, the rotation operation of the steering wheel is performed. At any angle in the possible range, the positional relationship between the two waveforms does not become the same, and the absolute angle of the steering wheel can be detected with high accuracy.
[0046]
(Other Examples)
As described above, the embodiment for realizing the rotation angle detecting device of the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration of the present invention is not limited to the first embodiment, and Even a design change within a range not departing from the gist is included in the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing the structure of a rotation angle detection device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a front view showing a structure of a first small gear and a second small gear.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a structure of a rotation angle detecting device.
FIG. 4 is a diagram showing output waveforms of a first magnetic sensor and a second magnetic sensor.
[Explanation of symbols]
1 Drive Gear 1a Opening 1b First Gear 1c Second Gear 1d Drive Gear Shaft 2 First Small Gear 2a Gear 2b First Shaft 2c Second Shaft 3 Second Small Gear 3a Gear 3b First Shaft Part 3c Second shaft part 4 First magnetic pole 5 Second magnetic pole 6 First magnetic sensor 7 Second magnetic sensor 8 Case upper 8a First bearing 8b Second bearing 9 Case lower 10 Housing 11 Circuit board

Claims (4)

回転体に応じて回転する駆動歯車と、
この駆動歯車を収納するハウジングと、
このハウジング内に設け、駆動歯車とそれぞれ噛み合う第1小歯車および第2小歯車と、
前記第1小歯車に設けた第1磁極と、
前記第2小歯車に設けた第2磁極と、
前記第1磁極に面して配置した第1磁気センサと、
前記第2磁極に面して配置した第2磁気センサと、
これら第1磁気センサと第2磁気センサの検出信号に基づいて回転体の回転角を検出する演算回路を有する回路基板と、
を備えた回転角検出装置において、
前記駆動歯車に、軸方向に位置をずらして歯数の異なる第1歯車部と第2歯車部とを形成し、
前記第1小歯車と第2小歯車を同一形状とし、
前記第1小歯車と第2小歯車を、第1小歯車と第1歯車部が噛み合い、第2小歯車と第2歯車部が噛み合うように設定したことを特徴とする回転角検出装置。
A drive gear that rotates according to the rotating body,
A housing for accommodating the driving gear;
A first small gear and a second small gear provided in the housing and respectively meshing with the drive gear;
A first magnetic pole provided on the first small gear;
A second magnetic pole provided on the second small gear;
A first magnetic sensor arranged facing the first magnetic pole;
A second magnetic sensor disposed facing the second magnetic pole;
A circuit board having an arithmetic circuit for detecting a rotation angle of the rotating body based on detection signals of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor;
In the rotation angle detection device provided with
A first gear portion and a second gear portion having different numbers of teeth are formed on the drive gear by shifting the positions in the axial direction,
The first pinion and the second pinion have the same shape,
A rotation angle detecting device, wherein the first small gear and the second small gear are set such that the first small gear and the first gear unit mesh with each other, and the second small gear and the second gear unit mesh with each other.
請求項1に記載の回転角検出装置において、
前記第1小歯車と第2小歯車の一面側に環状の第1軸部を形成するとともに、第1小歯車と第2小歯車の他面側に環状の第2軸部を形成し、
前記第1軸部と第2軸部の長さを、第1小歯車と第2小歯車を互いに軸方向逆向きにしてハウジングに組み付けたとき、第1小歯車が第1歯車部と噛み合い、第2小歯車が第2歯車部と噛み合うように設定したことを特徴とする回転角検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 1,
An annular first shaft portion is formed on one surface side of the first and second small gears, and an annular second shaft portion is formed on the other surface side of the first and second small gears;
When the first pinion and the second pinion are assembled to the housing with the first pinion and the second pinion being axially opposite to each other, the first pinion meshes with the first pinion, A rotation angle detecting device, wherein the second small gear is set to mesh with the second gear portion.
請求項2に記載の回転角検出装置において、
前記第1軸部と第2軸部を異径に形成し、
前記ハウジングに、第1軸部と嵌合可能な第1軸受け部と、第2軸部と嵌合可能な第2軸受け部を設け、
前記第1小歯車の第1軸部を第1軸受け部と嵌合させるとともに、第2小歯車の第2軸部を第2軸受け部と嵌合させ、
前記第1小歯車の第2軸部と第2小歯車の第1軸部に回路基板を当接させて第1小歯車と第2小歯車を回動自在に固定し、
前記第1磁気センサと第2磁気センサを、第1小歯車の第2軸部と第2小歯車の第1軸部に囲まれるように回路基板上に実装したことを特徴とする回転角検出装置。
The rotation angle detection device according to claim 2,
The first shaft portion and the second shaft portion are formed to have different diameters,
A first bearing portion that can be fitted to the first shaft portion and a second bearing portion that can be fitted to the second shaft portion,
A first shaft portion of the first pinion is fitted with the first bearing portion, and a second shaft portion of the second pinion is fitted with the second bearing portion;
A circuit board is brought into contact with a second shaft portion of the first pinion and a first shaft portion of the second pinion to fix the first pinion and the second pinion rotatably;
The rotation angle detection, wherein the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are mounted on a circuit board so as to be surrounded by a second shaft portion of the first small gear and a first shaft portion of the second small gear. apparatus.
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の回転角検出装置において、
前記駆動歯車を車両のステアイングシャフトと一体に設け、
前記駆動歯車の第1歯車部の歯数をm1、第2歯車部の歯数をm2とし、
前記第1小歯車および第2小歯車の歯数をm3、1回転当たりの波形数をn1としたとき、m1,m2,m3,n1が、
0<|4×n1×m1/m3−4×n1×m2/m3|<0.5
を満足することを特徴とする回転角検出装置。
The rotation angle detection device according to any one of claims 1 to 3,
The drive gear is provided integrally with a steering shaft of a vehicle,
The number of teeth of the first gear portion of the drive gear is m1, the number of teeth of the second gear portion is m2,
When the number of teeth of the first and second small gears is m3, and the number of waveforms per rotation is n1, m1, m2, m3, and n1 are:
0 <| 4 × n1 × m1 / m3-4 × n1 × m2 / m3 | <0.5
A rotation angle detector that satisfies the following.
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