JP2007285799A

JP2007285799A - 回転角度検出装置

Info

Publication number: JP2007285799A
Application number: JP2006111772A
Authority: JP
Inventors: Toru Arakawa; 徹荒川; Masaru Shimizu; 勝清水; 政美 ▲瀬▼川; Masami Segawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2007-11-01
Also published as: US20070241742A1; CN100485310C; EP1845341A2; US7532005B2; CN101055166A

Abstract

【課題】本発明は回転角度検出装置に関し、制御回路の演算処理を容易にできる回転角度検出装置を得ることを目的とする。
【解決手段】主回転体１１の回転に連動して回転すると共に、重なり合い配置された第１、第２副回転体１２，１３の、第１副回転体１２の回転から角度検出手段１４が回転角度を検出し、第１、第２副回転体１２，１３の回転から位相差検出手段１５が位相差を検出し、この二つの検出信号から図示しない制御回路が主回転体１１の回転角度を検出するように回転角度検出装置１０を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のステアリングの回転角度検出などに用いられる回転角度検出装置に関するものである。

近年、ハンドルの回転に連動して回転するステアリングの回転角度を検出して、車両の走行安定性の向上、自動運転および駐車の際の車庫入れ補助などに用いられる回転角度検出装置が普及しつつある。

このような装置では運転者のハンドル操作、つまりステアリングの回転角度検出が非常に重要であり、検出角度精度の正確なもので絶対角度が検出できるものが要望されている。

このような従来の回転角度検出装置について、図４〜図５を用いて説明する。

図４は従来の回転角度検出装置の平面図であり、同図において、６１は主回転体で、主回転体６１は外周に歯車６１Ａが形成され、中心には図示しないステアリングが挿通されて、このステアリングに係止されている。

さらに、６２，６３は副回転体で、それぞれの副回転体６２，６３は、歯数の僅かに異なる歯車６２Ａ，６３Ａが主回転体６１の歯車６１Ａの異なる位置に噛合いされると共に角度検出手段６４，６５を設けている。

ここで、それぞれの角度検出手段６４，６５は、各副回転体の上面に磁石Ｍ１，Ｍ２が装着され、下面にＭＲ素子などの磁気センサＳ１，Ｓ２が対向配置され、角度検出手段６４，６５の各角度信号が図示しない制御回路に入力されて回転角度検出装置６０が構成されている。

以上の構成において、ステアリングが回転すると、これに伴って主回転体６１が回転し、この歯車６１Ａに噛合いした副回転体６２，６３も各々回転する。そして、この副回転体６２，６３の回転を、各々に装着された磁石Ｍ１，Ｍ２の磁気を磁気センサＳ１，Ｓ２が検出し、この二つの検出信号および副回転体６２，６３の歯数とを制御回路が処理することによって、主回転体６１、つまりステアリングの回転角度の検出が行われる。

この時、その検出信号は、副回転体６２が主回転体６１の１／３の歯数を有し、副回転体６２より副回転体６３の歯数が僅かに異なっているため、図５の電圧波形図に示すように、磁気センサＳ１の位相と、磁気センサＳ２の位相が僅かに異なる。

そして、主回転体６１の任意の回転角度Ｘ１は、この時の磁気センサＳ１の電圧Ｖ１と磁気センサＳ２の電圧Ｖ２を制御回路に入力し、制御回路が、その二つの電圧値を副回転体６２，６３の歯数とを演算処理することによって、検出されるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特表２００１−５０１６６７号公報

しかしながら、上記従来の回転角度検出装置６０においては、制御回路による回転角度検出が、複雑な演算処理を要するという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、制御回路の演算処理を容易にできる回転角度検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の回転角度検出装置は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、主回転体の回転に連動して回転すると共に、重なり合い配置された第１副回転体および第２副回転体の、第１副回転体から角度検出信号を、第１副回転体と第２副回転体から位相差検出信号を検出し、この二つの検出信号から制御回路がステアリングの回転角度を検出するものであり、位相差検出信号によってステアリングの概略の回転角度を検出し、これに基づいて角度検出信号によって詳細な回転角度を検出することによって、制御回路の演算処理が容易な回転角度検出装置を得ることができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、第１、第２副回転体の二つの回転体を重なり合い配置して構成したため、第１副回転体から角度検出を、第１、第２副回転体から位相差検出を行ない、この二つの検出信号から制御回路がステアリングの回転角度を検出することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の斜視図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１は主回転体で、主回転体１１は外周に歯車１１Ａが形成され、中心には図示しないステアリングが挿通されて、このステアリングに係止されている。

また、１２は第１副回転体、１３は第２副回転体で、それぞれの第１、第２副回転体１２，１３は、歯数の僅かに異なる歯車１２Ａ，１３Ａが主回転体１１の歯車１１Ａの上下位置に噛合いされている。つまり、第１副回転体１２と第２副回転体１３は、同一の外径を有し、かつ同一の回転軸を有して、重なり合い配置されている。

さらに、第１副回転体１２は、上面に磁石Ｍが装着され下面にＭＲ素子などの磁気センサＳ１が対向配置されている。第２副回転体１３は、上面に磁気センサＳ２が装着され、さらに上面にコイルを巻回して形成した送信アンテナＡ１が磁気センサＳ２に接続して装着され、送信アンテナＡ１に対向して上面には、コイルを巻回して形成した供電アンテナＡ２（図示せず）が配置されている。

ここで、磁石Ｍと磁気センサＳ１とで角度検出手段１４を形成し、上記磁石Ｍと磁気センサＳ２とにより位相差検出手段１５を形成している。この磁気センサＳ２の位相差信号は送信アンテナＡ１と供電アンテナＡ２との間で非接触にデータ交信されると共に、供電アンテナＡ２からは送信アンテナＡ１を介して磁気センサＳ２へ電力が供給される。

そして、磁気センサＳ１の角度信号と、送信アンテナＡ１、供電アンテナＡ２を経由して伝送される磁気センサＳ２の位相差信号が、図示しない制御回路に入力されて回転角度検出装置１０が構成されている。

以上の構成において、ステアリングを回転すると、これに伴って主回転体１１が回転し、この歯車１１Ａに噛合いした第１、第２副回転体１２，１３も各々回転する。そして、第１副回転体１２に装着された磁石Ｍの磁気を磁気センサＳ１が検出する。この磁気センサＳ１の検出信号は、第１副回転体１２が主回転体１１の１／３の歯数を有するため、図３の電圧波形図に実線で示すのこぎり波状の角度信号Ｓ１が出力される。

また、同時に、第１、第２副回転体１２，１３の歯数差の回転、つまり位相差を、第１副回転体１２に装着された磁石Ｍの磁気を第２副回転体１３に装着された磁気センサＳ２が検出する。この磁気センサＳ２の検出信号は、第１、第２副回転体１２，１３の歯数が僅かに異なっているため、図３の電圧波形図に破線で示す位相差信号Ｓ２が出力される。この電圧波形は漸次増加または減少する直線状のものとなる。

ここで、例えば第１副回転体１２の歯数がｍ、第２副回転体１３の歯数がｍ＋１の場合、第１副回転体１２が１回転した時に第２副回転体１３は１歯分進んで回転し、その時の位相差信号Ｓ２は磁石Ｍの磁気を磁気センサＳ２で検出される。つまり、磁気センサＳ２は第１、第２副回転体１２，１３の歯数差の回転差、つまり位相差を検出している。

そして、主回転体１１の任意の回転角度Ｘ１は、この時の磁気センサＳ１の電圧Ｖ１と磁気センサＳ２の電圧Ｖ２を制御回路に入力し、制御回路が、その二つの電圧値を演算処理することによって、検出されるものである。

つまり、制御回路は、磁気センサＳ２の電圧Ｖ２から概略の回転角度位置を検出し、磁気センサＳ１の電圧Ｖ１から上記概略の回転角度における詳細な回転角度位置を検出し、この二つの検出信号を演算して主回転体１１の回転角度を検出している。

このように本実施の形態によれば、制御回路が、第１、第２副回転体１２，１３からの位相差検出信号Ｓ２でステアリングの概略の回転角度を検出し、第１副回転体１２からの角度検出信号Ｓ１で、上記概略の回転角度に基づいて詳細な回転角度を検出する。つまり、二つの検出信号で主回転体１１の回転角度が検出できるものであり、制御回路の演算処理が容易にできる回転角度検出装置１０を得ることができる。

なお、本実施の形態において、第１副回転体１２と第２副回転体１３は、同一の外径を有し、かつ同一の回転軸を有して、重なり合い配置されている例で説明したが、これに限ることはなく、第１副回転体１２に装着された磁石Ｍの磁気を、第２副回転体１３に装着された磁気センサＳ２が検出できる範囲で、第１、第２副回転体１２，１３の二つの回転体は、異なる外形、異なる回転軸を有して、重なり合い配置されていても実施することは可能である。

例えば、主回転体１１の歯車１１Ａを上下２段に外径を異ならせて形成し、外径Ｄ１の第１副回転体１２を歯車１１Ａの下段に、外径Ｄ２の第２副回転体１３を歯車１１Ａの上段に、互いの回転軸を異ならせて噛合いさせても良い。

本発明による回転角度検出装置は、第１、第２副回転体の二つの回転体を重なり合い配置して構成したため、第１副回転体から角度検出を、第１、第２副回転体から位相差検出を行い、この二つの検出信号から制御回路がステアリングの回転角度を検出することができるという効果を有し、車両のステアリングの回転角度などの角度検出に用いられる回転角度検出装置等に有用である。

本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の斜視図同分解斜視図同特性図従来の回転角度検出装置の平面図同特性図

符号の説明

１０回転角度検出装置
１１主回転体
１２第１副回転体
１３第２副回転体
１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ各回転体の歯車
１４角度検出手段
１５位相差検出手段
Ａ１アンテナ
Ｍ磁石
Ｓ１，Ｓ２磁気センサ

Claims

ステアリングに同期して回転する主回転体と、前記主回転体の回転に連動して回転すると共に、重なり合い配置された第１副回転体および第２副回転体と、前記第１副回転体の回転角度を検出する角度検出手段と、前記第１副回転体と前記第２副回転体の位相差を検出する位相差検出手段と、前記角度検出手段および前記位相差検出手段からの検出信号を処理する制御回路とを備え、
前記制御回路が、前記二つの検出信号から前記主回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置。