JP2006300822A - 絶対角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多回転体の回転を正確に検出可能で、フェールセーフ性に優れた機械的な減速機構を備えた絶対角検出装置を提供することにある。
【解決手段】絶対角検出装置を、１セクタ内の回転角度を所要の分解能で検出する回転角検出手段と、各セクタを識別するためのセクタ識別手段と、１のセクタとこれに隣接する他のセクタとを識別するための偶数セクタ／奇数セクタ判別手段とから構成する。偶数セクタ／奇数セクタ判別手段は、前記所要の分解能で各ステップのコードを出力する。各ステップごとに出力されるコードを出力順に並べることにより得られるコード順列は、予め定められた所定のステップ数の範囲内で少なくとも１回はコード符号が反転する単位コード順列の繰り返しからなり、偶数セクタと奇数セクタとで異なる単位コード順列の繰り返しを出力する。
【選択図】図６

Description

本発明は、絶対角検出装置に係り、特に、循環型グレイコードを用いて多回転体の絶対角を検出する絶対角検出装置に関する。

従来より、自動車のステアリングシャフトと車体との間に絶対角検出装置を備え、絶対角検出装置にて検出されたステアリングホイールの操舵角度、操舵速度及び操舵方向等に基づいてサスペンションの減衰力制御やオートマチックトランスミッションのシフトポジション制御それに四輪操舵車における後輪の操舵制御などを行う技術が知られている。ステアリングシャフトは、ニュートラル位置から右方向及び左方向にそれぞれ２乃至３回転するように構成された多回転体であるので、その操舵角度等の検出には、１回転以上の絶対角を検出可能な絶対角検出装置を必要とする。

絶対角を一定の分解能で検出する装置としては、ＢＣＤコードを用いる装置、Ｍ系列コードを用いる装置及びグレイコードを用いる装置などが従来より知られているが、中でもグレイコードを用いる装置は、連鎖するグレイコードの各ステップの前後におけるビットの変化が常に１カ所であるように変化するので、読み出し用のタイミングパルスが不要でかつ高分解能化に有利であり、最も一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

グレイコードを用いる自動車用の絶対角検出装置では、ステアリングシャフトの可動範囲（例えば、±７２０度〜±１０８０度）をセクタと呼ばれる一定の角度区分に分割し、各セクタ内において一定の分解能でグレイコードを割り当てるのが一般的である。また、各セクタの識別に関しては、歯車列などの減速機構を介してステアリングシャフトに連結された回転ディスクの回転を複数の検出素子にて検出し、各セクタに１又は複数のグレイコードを割り当てるのが一般的である。
特開２０００−２８３９６号公報（図１〜図４）

しかし、前記構成の絶対角検出装置おいては、セクタ識別用の複数の検出素子のうちの１つが破損すると、イニシャライズしない限り正確なセクタの識別を行うことができないという不都合がある。例えば、１セクタが１８０度で各セクタ毎に１つのグレイコードが割り当てられている場合には、ステアリングシャフトを１８０度以上回転させないと正確なセクタを識別することができず、１セクタが１８０度で各セクタ毎に２つのグレイコードが割り当てられている場合には、ステアリングシャフトを９０度以上回転させないと正確なセクタを識別することができない。

また、歯車列などの機械的な減速機構では、バックラッシュを完全になくすことが不可能であるので、かかる機械的な減速機構を備えたセクタ識別手段では、各セクタの境界を明確に識別することができず、バックラッシュによるセクタの検出誤差をｍ度、減速機構の減速比をｎとした場合、各セクタの境界において±ｍｎ度の角度範囲にわたり角度検出が不明確なものになる。

本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多回転体の回転を正確に検出可能でかつフェールセーフ性に優れた機械的な減速機構を備えた絶対角検出装置を提供することにある。

本発明の絶対角検出装置は、多回転体の可動範囲を複数のセクタに等分し、各セクタの識別と１セクタ内の回転角度の検出を行って多回転体の絶対角を検出する絶対角検出装置であって、前記多回転体の１セクタ内の回転角度を所要の分解能で検出するための循環型グレイコードを出力する回転角検出手段と、各セクタを識別するためのコード列を出力するセクタ識別手段と、１のセクタとこれに隣接する他のセクタとを識別するためのコードを出力する偶数セクタ／奇数セクタ判別手段とを備え、前記セクタ識別手段は、前記多回転体の一方向への回転に伴って順次コード列が１ビットずつ変化するセクタ識別用コード列を出力し、前記偶数セクタ／奇数セクタ判別手段は、前記多回転体の一方向への回転に伴い前記循環型グレイコードの出力タイミングに同期して各ステップのコードを出力するように構成されており、各ステップごとに出力されるコードを出力順に並べることにより得られるコード順列が、予め定められた所定のステップ数の範囲内で少なくとも１回はコード符号が反転する偶数セクタに固有の単位コード順列の繰り返し及び奇数セクタに固有の単位コード順列の繰り返しからなるという構成にした。

セクタ識別用の複数の検出素子のうちの１つが破損すると、セクタ識別手段から出力されるセクタ識別用コード列は、現在のセクタを表示するセクタ識別用コード列とは１ビット異なるものになり、多回転体の一方向への回転に伴って順次コード列が１ビットずつ変化するセクタ識別用コード列を出力するセクタ識別手段を備えた絶対角検出装置においては、現在のセクタに隣接する他のセクタを表示するものになるので、このままでは多回転体の絶対角を検出することが不可能になる。そこで、偶数セクタ／奇数セクタ判別手段を備え、現在のセクタが偶数セクタであるのか奇数セクタであるのかを常時監視すると、偶数セクタにおいて或いは奇数セクタにおいて出力されるはずのないセクタ識別用コード列が出力された場合には、セクタ識別用の複数の検出素子のうちの１つが破損したものと判定することができるので、容易に現在のセクタを正しく識別することができ、多回転体の絶対角検出を安定に行うことができる。

なお、偶数セクタ及び奇数セクタを判別するためには、偶数セクタ／奇数セクタ判別手段から偶数セクタに固有のコード及び奇数セクタに固有のコードが出力されるようにすれば足りるが、例えば偶数セクタに「０」のコードを割り当て、奇数セクタに「１」のコードを割り当てると、偶数セクタ／奇数セクタ判別用の検出素子が破損し、「０」のコード又は「１」のコードのみが連続的に出力されるようになった場合に、偶数セクタ及び奇数セクタの判別が不可能になる。そこで、偶数セクタ／奇数セクタ判別手段から、循環型グレイコードの出力タイミングに同期して、予め定められた所定のステップ数の範囲内で少なくとも１回はコード符号が反転する偶数セクタに固有の単位コード順列の繰り返し及び奇数セクタに固有の単位コード順列の繰り返しを出力すると、多回転体を所定のステップ数の範囲内で回転するだけで検出素子の破損の有無を知ることができると共に、検出素子の破損がない場合には、現在のセクタが偶数セクタであるのか奇数セクタであるのか判別することができるので、絶対角検出装置の信頼性及び実用性を高めることができる。

また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記回転角検出手段は、前記多回転体と一体に回転する第１回転ディスクと、該第１回転ディスクに設けられた回転角検出用コードパターン列と、該回転角検出用コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子と、当該複数個の検出素子から供給される各ステップごとのコード符号の組合せよりなるグレイコードを１セクタ内の回転角度に変換する変換手段とからなり、前記偶数セクタ／奇数セクタ判別手段は、前記第１回転ディスクに設けられた偶数セクタ／奇数セクタ判別用コードパターン列と、該偶数セクタ／奇数セクタ判別用コードパターン列に対向して配置された１個の検出素子とからなり、前記セクタ識別手段は、減速機構を介して前記多回転体に連結された第２回転ディスクと、該第２回転ディスクに設けられたセクタ識別用コードパターン列と、該セクタ識別用コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子とからなるという構成にした。

かかる構成によると、第１回転ディスクに回転角検出用コードパターン列と偶数セクタ／奇数セクタ判別用コードパターン列とを設け、各コードパターン列に対向して所要の検出素子を配置するので、回転角検出手段と偶数セクタ／奇数セクタ判別手段を集約化することができ、絶対角検出装置の小型化を図ることができる。

また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記偶数セクタに固有の単位コード順列及び前記奇数セクタに固有の単位コード順列のうちのいずれか一方が０→０→１→であり、他方が１→１→０→であるという構成にした。

かかる構成によると、多回転体を回転角検出手段から出力される循環型グレイコードの分解能の３倍に相当する角度だけ回転する間に必ず偶数セクタ／奇数セクタ判別手段から出力されるコードの符号が反転するので、それによって現在のセクタを迅速かつ正確に判別することができ、絶対角検出装置の信頼性及び実用性を高めることができる。例えば、分解能が０．７５度、１．０度、１．５度の循環型グレイコードを出力する各回転角検出手段を備えた絶対角検出装置においては、それぞれ多回転体を２．２５度、３．０度、４．５度回転するだけで現在のセクタを正確に判別することができる。

また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記セクタ識別手段から出力されるセクタ識別用のコード列は、ステップ数が前記多回転体の可動範囲内におけるセクタの総数と等しく、隣接する各ステップ間でコード列が１ビットずつ変化し、かつ対応する各ステップ間でコード列が２ビットずつ変化する第１グレイコード列及び第２グレイコード列の組合せからなり、前記第１グレイコード列及び前記第２グレイコード列は、各ステップの切替部が各セクタの切替部に対してそれぞれ異なる方向に一定の位相差でずれているという構成にした。

かかる構成によると、第１グレイコード列及び第２グレイコード列における各ステップの切替部が各セクタの切替部に対してそれぞれ異なる方向に一定の位相差でずれているので、減速機構のバックラッシュ等の影響により、角度検出用の循環型グレイコードとセクタ識別用のコード列の検出タイミングがこの位相差の範囲内でずれた場合にも、多回転体の回転角度を正確に検出することができる。

また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記位相差が、前記減速機構の減速比と前記循環型グレイコードの分解能との積に相当する角度以上の角度に設定されているという構成にした。

かかる構成によると、減速機構に回転角検出手段から出力される循環型グレイコードの分解能に相当するバックラッシュ等があった場合にも、多回転体の回転角度を正確に検出することができるので、絶対角検出装置の信頼性及び実用性を高めることができる。

本発明の絶対角検出装置は、偶数セクタ／奇数セクタ判別手段を備え、現在のセクタが偶数セクタであるのか奇数セクタであるのかを常時監視するので、偶数セクタにおいて或いは奇数セクタにおいて出力されるはずのないセクタ識別用コード列が出力された場合には、セクタ識別用の複数の検出素子のうちの１つが破損したものと判定することができて容易に現在のセクタを正しく識別することができ、多回転体の絶対角検出を安定に行うことができる。また、本発明の絶対角検出装置は、偶数セクタ／奇数セクタ判別手段から、循環型グレイコードの出力タイミングに同期して、予め定められた所定のステップ数の範囲内で少なくとも１回はコード符号が反転する偶数セクタに固有の単位コード順列の繰り返し及び奇数セクタに固有の単位コード順列の繰り返しを出力するので、多回転体を所定のステップ数の範囲内で回転するだけで検出素子の破損の有無を知ることができると共に検出素子の破損がない場合には現在のセクタが偶数セクタであるのか奇数セクタであるのか判別することができ、信頼性及び実用性が高い絶対角検出装置とすることができる。

以下、本発明に係る絶対角検出装置の一例を、図１乃至図６に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る絶対角検出装置の分解斜視図、図２は実施形態例に係るカバーの内面図、図３は実施形態例に係る第１回転ディスクの背面図、図４は実施形態例に係る遊星歯車と内歯車と第２回転ディスクとの連結状態を示すケースの内面図、図５は実施形態例に係る第１回転ディスク及び第２回転ディスク並びに検出素子群の組立状態を示す説明図、図６は実施形態例に係る絶対角検出装置におけるセクタ、検出可能な回転角度、角度検出用循環型グレイコード、セクタ識別用コード列及び偶数セクタ／奇数セクタ判別用コードの相関を示す表図である。

図１に示すように、本例の絶対角検出装置は、ケース１と、カバー２と、これらを組み合わせることによって構成されるハウジング内に回転可能に収納される第１回転ディスク３及び第２回転ディスク４と、ケース１の内面に設定される回路基板６と、該回路基板６に取り付けられる信号検出素子受け７と、該信号検出素子受け７内に所定の配列で収納され、端子部が前記回路基板６に形成された端子部と電気的に接続された合計１６個の検出素子８ａ〜８ｐと、検出素子８ａ〜８ｉから供給されるコード符号を第１回転ディスク３の回転角度に変換する変換手段８ｑと、第１回転ディスク３によって回転駆動され、第２回転ディスク４を所定の減速比で減速駆動する遊星歯車９と、一端が回路基板５に取り付けられ、他端がカバー２に開口されたコネクタ挿入孔に臨まされたコネクタピン１０とから主に構成されている。

ケース１は、開口１１を有する底板１２と、底板１２の外周縁より起立された一定高さの周壁１３と、円形の回転ディスク収納部１４と方形の回路基板収納部１５との間に起立された円弧状の隔壁１６とからなり、回転ディスク収納部１４の内面には、遊星歯車９が噛み合わされる内歯車１７が多回転体（ステアリングシャフト）の回転軸と同心、即ち開口１１と同心に形成されている。また、底板１２の内面には、回路基板６をねじ止めするための回路基板取付ボス１２ａとケース１に対するカバー２の位置決めを行うための位置決め突起１２ｂとが形成されており、周壁１３の外面には、ケース１を所要のステータ部、例えば自動車の車体にねじ止めするためのケース取付ボス１３ａとカバー２をケース１にスナップ結合するための係止爪１３ｂとが形成されている。

カバー２は、開口２１を有する天板２２と、天板２２の内周縁より外向きに起立された円筒形のガイド部２３と、天板２２の外周縁より内向きに起立された周壁２４とをもって、平面形状がケース１とほぼ同形同大に形成されている。

前記ケース１と前記カバー２とは、ケース１に形成された係止爪１３ｂをカバー２に形成された係合孔２４ａに係合することによって一体化され、他の部材３，４，６，７，８，９を収納するためのハウジングを構成する。

第１回転ディスク３は、中央開口３１と、中央開口３１より起立された円筒状の多回転体連結部３３とを有し、その多回転体連結部３３突出側の片面には、内周側より、多数の信号検出用の遮光板３４ａを所要の配列で突設してなる第１コードパターン列３４と、多数の信号検出用の遮光板３５ａを所要の配列で突設してなる第２コードパターン列３５と、多数の信号検出用の遮光板３６ａを所要の配列で突設してなる第３コードパターン列３６とがディスク中心と同心に形成されている。第１コードパターン列３４及び第２コードパターン列３５は、回転角検出用のコードパターン列であり、第３コードパターン列３６は、偶数セクタ／奇数セクタ判別用のコードパターン列である。この第１回転ディスク３は、中央開口３１に貫通されたステアリングシャフトなどの図示しない多回転体に固着され、当該多回転体と共に回転する。また、第１回転ディスク３の背面には、図３に示すように、内歯車１７の内周で遊星歯車９を自転及び公転させるための環状の遊星歯車取付部３７が、多回転体の回転軸Ｏに対して偏心するように突出形成されている。

第２回転ディスク４は、多回転体の回転軸と同心に設けられた中央開口４１を有しており、その片面には、多数の信号検出用の遮光板４３ａを所要の配列で突設してなる第４コードパターン列４３がディスク中心と同心に形成されている。第４コードパターン列４３は、セクタ識別用のコードパターン列である。この第２回転ディスク４の背面には、図４に示すように、遊星歯車９を連結するための複数個の係合突起部４５が等間隔に突設されている。

遊星歯車９は、中央開口９１の周りに複数の円形の係合孔９２が等間隔で形成されている。中央開口９１の内周には、多回転体の回転軸に偏心して回転するように第１回転ディスク３に設けられた遊星歯車取付部３６が係合し、各係合孔９２には、第２回転ディスク４の背面に突設された係合突起部４５が係合する。したがって、第１回転ディスク３が回転すると、遊星歯車取付部３６が中央開口９１の内周に密に係合しながら回転するので、遊星歯車９がケース１の内歯車１７と噛合しつつ内歯車１７の内周で自転及び公転する。ここで、遊星歯車９及び内歯車１７の歯数は、第１回転ディスク３に対して第２回転ディスク４が減速回転するように設定され、例えば、内歯車１７の歯数を３１とし、遊星歯車９の歯数を３０とすれば、第１回転ディスク３に対する第２回転ディスク４の減速比を１／３０とすることができる。このように、第２回転ディスク４は、多回転体の回転軸と同心に配置されて遊星歯車９の自転によって回転する回転伝達部として機能し、第１回転ディスク３に対して減速回転することになる。

回路基板６は、ケース１及びカバー２の回路基板収納部１５内に収納可能な形状に形成されており、所要の位置には、ケース１に形成された位置決め突起１２ｂを貫通するための透孔６１が開設されると共に、変換手段８ｑが実装されている。そして、その表面には検出素子８ａ〜８ｐの端子部及び変換手段８ｑの端子部並びにコネクタピン１０を電気的に接続するための端子部を含む所要の回路パターンが形成されている。

信号検出素子受け７は、合計１６個の検出素子８ａ〜８ｐを所定の配列で取り付けるものであって、各検出素子８ａ〜８ｐを個別に取り付けるための区画化された検出素子取付部７１を有しており、回路基板６にねじ止めされる。

検出素子８ａ〜８ｐとしては、発光素子と受光素子とが一体に組み合わされたフォトインタラプタが用いられる。また、変換手段８ｑは、半導体集積回路をもって構成される。

検出素子８ａ〜８ｉは、回転角検出用の検出素子であり、このうち３個の検出素子８ａ〜８ｃは、図５に示すように、第１コードパターン列３４に沿って所要の配列で配置され、他の６個の検出素子８ｄ〜８ｉは、図５に示すように、第２コードパターン列３５に沿って所要の配列で配置される。また、検出素子８ｊは、偶数セクタ／奇数セクタ判別用の検出素子であり、図５に示すように、第３コードパターン列３６に沿って所要の配列で配置される。また、検出素子８ｋ〜８ｐは、セクタ識別用の検出素子であり、図５に示すように、第４コードパターン列４３に沿って所要の配列で配置される。なお、これらの各検出素子８ａ〜８ｐは、フォトインタラプタを構成する発光素子と受光素子との間を第１乃至第４のコードパターン列３４，３５，３６，４３を構成する遮光板３４ａ，３５ａ，３６ａ，４３ａが通過するように配置される。なお、図５においては、第１乃至第４のコードパターン列３４，３５，３６，４３を構成する遮光板３４ａ，３５ａ，３６ａ，４３ａが黒塗りのパターンで、その間のスペースが白抜きのパターンで表示されている。

コネクタ１０は、所要数のコネクタピン１０ａとこれらの各コネクタピン１０ａを所要の配列で保持する絶縁樹脂製の保持部１０ｂとからなる。コネクタピン１０ａの一端は回路基板６に接続され、他端は前記カバー２に開口されたコネクタ挿入孔２２ａに臨んで配置される。

以下、前記実施形態例に係る絶対角検出装置の動作を、図６に基づいて説明する。

本例の絶対角検出装置は、図６に示すように、±２回転（±７２０度）の可動範囲内で回転する多回転体の絶対角を検出するものであり、多回転体の可動範囲が８個のセクタ（１セクタが１８０度）に分割され、多回転体の回転に伴い、角度検出用のコードとして９個の検出素子８ａ〜８ｉから出力されるコード符号の組合せからなる９ビットの循環型グレイコードが各セクタ毎に１．５度の分解能で出力される。なお、循環型グレイコードとは、隣り合うステップ間のビット変化が１ビットであり、かつ最終ステップと先頭ステップとの間のビット変化も１ビットであるグレイコードをいう。

また、多回転体の回転に伴い、検出素子８ｊからは、偶数セクタ／奇数セクタ判別用のコードとして１ビットのコードが、検出素子８ａ〜８ｉからの循環型グレイコードの出力タイミングに同期して出力される。この偶数セクタ／奇数セクタ判別用のコードを出力順に並べることにより得られるコード順列は、偶数セクタにおいては０→０→１→という単位コード順列の繰り返しであり、奇数セクタにおいては１→１→０→という単位コード順列の繰り返しになっている。したがって、多回転体を一方向に少なくとも分解能の３倍に相当する角度だけ回転し、検出素子８ｊから出力される単位コード順列を検出することにより、現在のセクタが偶数セクタであるのか奇数セクタであるのかを判別することができる。また、かかる構成をとることにより、検出素子８ｊが破損した場合には、多回転体を分解能の３倍に相当する角度以上に回転しても検出素子８ｊから出力されるコードのコード符号が変化しないので、直ちに検出素子の破損の有無を知ることができる。

さらに、多回転体の回転に伴い、検出素子８ｋ〜８ｐからは、セクタ識別用のコード列として合計６ビットのグレイコードが出力される。このセクタ識別用のコード列は、検出素子８ｋ〜８ｍから出力される３ビットの第１グレイコード列と検出素子８ｎ〜８ｐから出力される３ビットの第２グレイコード列との組合せにより構成され、いずれのグレイコード列もセクタの総数と等しいステップ数を有し、隣接するステップ間でコード列が１ビットずつ変化し、かつ対応する各ステップ間でコード列が２ビットずつ変化するように構成される。即ち、多回転体をｓｅｃｔｏｒ１からｓｅｃｔｏｒ８の方向に回転したとき、第１グレイコード列は（０００）、（００１）、（０１１）・・・と変化し、第２グレイコード列は（１１０）、（１１１）、（１０１）・・・と変化する。

かように、本例の絶対角検出装置は、検出素子８ｊから偶数セクタ／奇数セクタ判別用のコードとして偶数セクタに固有の単位コード順列の繰り返し及び奇数セクタに固有の単位コード順列の繰り返しを出力すると共に、検出素子８ｋ〜８ｐからセクタ識別用のコード列として隣接するステップ間でコード列が１ビットずつ変化しかつ対応する各ステップ間で２ビットずつ変化する第１グレイコード列及び第２グレイコード列を出力するので、セクタ識別用の６個の検出素子８ｋ〜８ｐのうちの１つが破損した場合にも正確な現在のセクタを一義的に求めることができる。

即ち、セクタ識別用の６個の検出素子８ｋ〜８ｐのうちの１つが破損すると、第１グレイコード列又は第２グレイコード列のいずれか一方が現在のセクタを表示するグレイコード列とは１ビット異なるものになるので、現在のセクタが偶数セクタである場合、検出素子８ｋ〜８ｍから出力される第１グレイコード列又は検出素子８ｎ〜８ｐから出力される第２グレイコード列は、いずれも奇数セクタを表示するものになる。例えば、多回転体がｓｅｃｔｏｒ２の角度範囲内にある場合において、検出素子８ｋ〜８ｐが全て正常に機能しているときには、第１グレイコード列が（００１）、第２グレイコード列が（１１１）であるが、検出素子８ｋ〜８ｍのうちのいずれか１つが破損すると、第１グレイコード列が（０００）、（０１１）又は（１０１）となるか、第２グレイコード列が（１１０）、（１０１）又は（０１１）となる。しかるに、（０００）、（０１１）、（１０１）なる第１グレイコード列はいずれも奇数セクタを表示する第１グレイコード列であり、（１１０）、（１０１）、（０１１）なる第２グレイコード列はいずれも奇数セクタを表示する第２グレイコード列である。一方、本例の絶対角検出装置は、偶数セクタ／奇数セクタ判別手段を備えたので、多回転体を一方向に少なくとも分解能の３倍に相当する角度だけ回転するだけで現在のセクタが偶数セクタであることを判別することができるので、この偶数セクタ／奇数セクタの判別結果より、得られたセクタ識別用コード列が現在のセクタを正しく表示するものではないことを直ちに知ることができる。

さらに、多回転体がｓｅｃｔｏｒ２の角度範囲内にある場合において、検出素子８ｋ〜８ｍのうちのいずれか１つが破損すると、検出素子８ｋ〜８ｐから出力されるコード符号の組合せからなるセクタ識別用グレイコード列が（１０１１１１）、（０１１１１１）、（０００１１１）、（０１００１１）、（００１１０１）又は（００１１１０）のいずれかになるが、ｓｅｃｔｏｒ２を表示するセクタ識別用グレイコード列が（００１１１１）であるのに対して、ｓｅｃｔｏｒ４を表示するセクタ識別用グレイコード列は（０１０１００）、ｓｅｃｔｏｒ６を表示するセクタ識別用グレイコード列は（１１１００１）、ｓｅｃｔｏｒ８を表示するセクタ識別用グレイコード列は（１０００１０）であり、検出素子８ｋ〜８ｐから出力されるコード符号の組合せからなるセクタ識別用グレイコード列とコード列が１ビットだけ異なるのはｓｅｃｔｏｒ２だけであり、ｓｅｃｔｏｒ４，６，８については、検出素子８ｋ〜８ｐから出力されるコード符号の組合せからなるセクタ識別用グレイコード列に対して３ビット又は５ビット異なったものになるので、現在の正しいセクタはｓｅｃｔｏｒ２であると一義的に知ることができる。したがって、セクタ識別用の６個の検出素子８ｋ〜８ｐのうちの１つが破損した場合にも現在のセクタを正しく知ることができ、多回転体の絶対角を正確に検出することができる。

また、第１グレイコード列は、各ステップの切替部が各セクタの切替部に対して１の方向に一定の位相差でずれており、第２グレイコード列は、各ステップの切替部が各セクタの切替部に対して他の方向に一定の位相差でずれている。セクタの切替部に対する各グレイコード列の切替部の位相差は同一であり、前記遊星歯車９と前記内歯車１７との組合せよりなる減速機構の減速比と角度検出用の循環型グレイコードの分解能との積に相当する角度以上の所要の角度に設定される。このように、第１グレイコード列及び第２グレイコード列における各ステップの切替部を各セクタの切替部に対してそれぞれ異なる方向に減速機構の減速比と角度検出用の循環型グレイコードの分解能との積に相当する角度以上の一定の位相差でずらすと、減速機構のバックラッシュ等の影響により、角度検出用の循環型グレイコードとセクタ識別用のコード列の検出タイミングがこの位相差の範囲内でずれた場合にも、多回転体の回転角度を正確に検出することができ、絶対角検出装置の信頼性及び実用性を高めることができる。

その他、本例の絶対角検出装置は、第１回転ディスク３に回転角検出用のコードパターン列である第１及び第２のコードパターン列３４，３５と偶数セクタ／奇数セクタ判別用のコードパターン列である第３コードパターン列３６とを設け、各コードパターン列３４，３５，３６に対向して所要の検出素子８ａ〜８ｊを配置するので、回転角検出手段と偶数セクタ／奇数セクタ判別手段を集約化することができ、絶対角検出装置の小型化を図ることができる。

さらに、本例の絶対角検出装置は、多回転体の絶対角度を±２回転の範囲で検出することができ、かつセクタの切替部と第１グレイコード列を構成するステップの切替部と第２グレイコード列を構成するステップの切替部との位相差が遊星歯車９と前記内歯車１７との組合せよりなる減速機構の減速比と角度検出用の循環型グレイコードの分解能との積に相当する角度以上の所要の角度に設定されているので、減速機構のバックラッシュ等の影響を除くことができ、サスペンションの減衰力制御やオートマチックトランスミッションのシフトポジション制御それに四輪操舵車における後輪の操舵制御などを行う車載用の絶対角検出装置として適用することができる。

なお、前記実施形態例においては、信号の検出系を遮光板とフォトインタラプタとの組合せをもって形成したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、透孔や切り欠きなどの光学パターンとフォトインタラプタとの組合せ、磁気パターンと磁気検出素子との組合せ、又は抵抗体パターンと集電ブラシとの組合せなどをもって構成することもできる。

また、前記の実施形態においては、コードパターン列を回転ディスク３，４に設けられた突起にて形成したが、これに代えて透孔や切り欠き、それに光学パターン又は磁気パターン若しくは抵抗体パターンなどをもって構成することもできる。検出素子は、コードパターン列の構成に応じて選択され、コードパターン列が突起、透孔又は切り欠きなどの光学パターンからなる場合にはフォトインタラプタ、コードパターン列が磁気パターンからなる場合には磁気検出素子、コードパターン列が抵抗体パターンからなる場合には集電ブラシが備えられる。

実施形態例に係る絶対角検出装置の分解斜視図である。 実施形態例に係るカバーの内面図、図３は実施形態例に係る第１回転ディスクの背面図である。 実施形態例に係る第１回転ディスクの背面図である。 実施形態例に係る遊星歯車と内歯車と第２回転ディスクとの連結状態を示すケースの内面図である。 実施形態例に係る第１回転ディスク及び第２回転ディスク並びに検出素子群の組立状態を示す説明図である。 実施形態例に係る絶対角検出装置におけるセクタ、検出可能な回転角度、角度検出用循環型グレイコード、セクタ識別用コード列及び偶数セクタ／奇数セクタ判別用コードの相関を示す表図である。

符号の説明

３ 第１回転ディスク
４ 第２回転ディスク
８ａ〜８ｐ 検出素子
９ 遊星歯車（減速機構）
１７ 内歯車（減速機構）
３４ 第１コードパターン列
４３ 第２コードパターン列
４４ 第３コードパターン列

Claims (5)

1. 多回転体の可動範囲を複数のセクタに等分し、各セクタの識別と１セクタ内の回転角度の検出を行って多回転体の絶対角を検出する絶対角検出装置であって、
   前記多回転体の１セクタ内の回転角度を所要の分解能で検出するための循環型グレイコードを出力する回転角検出手段と、各セクタを識別するためのコード列を出力するセクタ識別手段と、１のセクタとこれに隣接する他のセクタとを識別するためのコードを出力する偶数セクタ／奇数セクタ判別手段とを備え、
   前記セクタ識別手段は、前記多回転体の一方向への回転に伴って順次コード列が１ビットずつ変化するセクタ識別用コード列を出力し、
   前記偶数セクタ／奇数セクタ判別手段は、前記多回転体の一方向への回転に伴い前記循環型グレイコードの出力タイミングに同期して各ステップのコードを出力するように構成されており、各ステップごとに出力されるコードを出力順に並べることにより得られるコード順列が、予め定められた所定のステップ数の範囲内で少なくとも１回はコード符号が反転する偶数セクタに固有の単位コード順列の繰り返し及び奇数セクタに固有の単位コード順列の繰り返しからなることを特徴とする絶対角検出装置。
2. 前記回転角検出手段は、前記多回転体と一体に回転する第１回転ディスクと、該第１回転ディスクに設けられた回転角検出用コードパターン列と、該回転角検出用コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子と、当該複数個の検出素子から供給される各ステップごとのコード符号の組合せよりなるグレイコードを１セクタ内の回転角度に変換する変換手段とからなり、
   前記偶数セクタ／奇数セクタ判別手段は、前記第１回転ディスクに設けられた偶数セクタ／奇数セクタ判別用コードパターン列と、該偶数セクタ／奇数セクタ判別用コードパターン列に対向して配置された１個の検出素子とからなり、
   前記セクタ識別手段は、減速機構を介して前記多回転体に連結された第２回転ディスクと、該第２回転ディスクに設けられたセクタ識別用コードパターン列と、該セクタ識別用コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子とからなることを特徴とする請求項１に記載の絶対角検出装置。
3. 前記偶数セクタに固有の単位コード順列及び前記奇数セクタに固有の単位コード順列のうちのいずれか一方が０→０→１→であり、他方が１→１→０→であることを特徴とする請求項１に記載の絶対角検出装置。
4. 前記セクタ識別手段から出力されるセクタ識別用のコード列は、ステップ数が前記多回転体の可動範囲内におけるセクタの総数と等しく、隣接する各ステップ間でコード列が１ビットずつ変化し、かつ対応する各ステップ間でコード列が２ビットずつ変化する第１グレイコード列及び第２グレイコード列の組合せからなり、前記第１グレイコード列及び前記第２グレイコード列は、各ステップの切替部が各セクタの切替部に対してそれぞれ異なる方向に一定の位相差でずれていることを特徴とする請求項１に記載の絶対角検出装置。
5. 前記位相差が、前記減速機構の減速比と前記循環型グレイコードの分解能との積に相当する角度以上の角度に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の絶対角検出装置。

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