JP2008026180A - 舵角センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ステアリングシャフト103に取り付け、当該ステアリングシャフトの絶対角度を測定するための舵角センサ1であって、当該ステアリングシャフトと連動して可逆回転する主動ギア7と、主動ギアと連動して回転する微信号用ギア19の回転角度を検出する第1検出手段と、主動ギアと連動して回転する粗信号用ギア45gの回転角度を検出する第2検出手段と、を備え、当該第1検出手段は、検出した当該微信号用ギアの回転角度を示す微信号を出力するホール素子及び磁石を含めて構成してあり、当該第2検出手段は、検出した当該粗信号用ギアの回転角度を示す粗信号を出力するポテンショメータを含めて構成してある。そのため、なるべく少ない部品点数で、隣接する検出手段相互の磁束の影響を受けない、より高精度の舵角センサを提供することができる。
【選択図】 図9
Description
請求項1記載の発明に係る舵角センサ(以下、適宜「請求項1の舵角センサ」という)は、ステアリングシャフトに取り付け、当該ステアリングシャフトの絶対角度を測定するための舵角センサである。具体的には、当該ステアリングシャフトと連動して可逆回転する主動ギアと、当該主動ギアと連動して回転する微信号用ギアの回転角度を検出する第1検出手段と、当該主動ギアと連動して回転する粗信号用ギアの回転角度を検出する第2検出手段と、を備えている。当該第1検出手段は、検出した当該微信号用ギアの回転角度を示す微信号を出力する、ホール素子及び磁石を含めて構成してあり、当該第2検出手段は、検出した当該粗信号用ギアの回転角度を示す粗信号を出力するポテンショメータを含めて構成してある、ことを特徴とする。
請求項2記載の発明に係る舵角センサ(以下、適宜「請求項2の舵角センサ」という)には、請求項1の舵角センサの基本構成を備えさせた上で、前記微信号用ギアは、前記主動ギアに対して増速回転するとともに、前記粗信号用ギアは、前記主動ギアに対して減速回転することにより、前記第1検出手段と前記第2検出手段の2つから、絶対角度を演算する演算機構を、さらに含めて構成してあることを特徴とする。
請求項3記載の発明に係る舵角センサ(以下、適宜「請求項3の舵角センサ」という)には、請求項2の舵角センサの基本構成を備えさせた上で、前記演算機構は、微信号用ギアの回転角度をθb、粗信号用ギアの回転角度をθc、前記主動ギアと前記微信号用ギアのギア比をmとし、[θc-{θb/m±(360/m)×n}]の絶対値を最小とするような整数をnとした場合に、絶対角度θaが、θa=θb/m±(360/m)×nで与えられることを特徴とする。
請求項4記載の発明に係る舵角センサ(以下、適宜「請求項4の舵角センサ」という)には、請求項3の舵角センサの基本構成に加え、前記演算機構は、前記微信号及び前記粗信号のうち、少なくとも前記微信号から複数回、前記絶対角度θaの超過測定を行い当該超過測定データを出力するオーバーサンプリング部と、当該オーバーサンプリング部が当該超過測定を行い当該超過測定データ−を出力する時に前記θaの異常データを検出・排除する異常データ検出・排除部と、当該超過測定データの中から任意にデータを選択し、または、当該任意に選択したデータから更に平均値を算出し、前記排除した異常データの代わりに当該任意に選択したデータ、または、当該平均値、を補間する補間処理部とを含めて構成してあることを特徴とする。
図2乃至5を参照しながら、舵角センサの概略構造を説明する。舵角センサ1は、合成樹脂製のケーシング3を備え、ケーシング3が舵角センサ1の主要外観を構成する。ケーシング3は、底部3aと底部3aの周縁から起立する周壁部3bとから概ね構成してある。ケーシング3は、たとえば、内蔵させるギアの大きさや数等の内部構造の違いや舵角センサ1を取り付ける取付環境等の外部構造の違い等に合わせて様々な形状に形成可能であり、ステアリングシャフト105を貫通させるためのシャフト孔4を厚み方向に備えている。シャフト孔4は円形であって、その周縁には、底部3aから周壁部3bと平行に起立する環状の内側リブ3cと、内側リブ3cの外側で起立する同じく環状の外側リブ3dと、を形成してある。外側リブ3dは、その一部を切り欠いた形状に形成してあり、切り欠きによって開放した外側リブ3dの一端と周壁部3bとを連結リブ3eにより、開放した外側リブ3dの他端と周壁部3bとを連結リブ3fによりそれぞれ連結してある。さらに、連結リブ3eと連結リブ3fとの間にも、外側リブ3dと周壁部3bとを連結する連結リブ3g,3hを形成してある。連結リブ3e,3f,3g,3hは、何れも外側リブ3dと同じ高さに形成してある。連結リブ3e,3f,3g,3hは、外側リブ3d等と相俟って、ケーシング3の補強とともに、その上に載置する支持基板5を下方から支持する役目、ケーシング3の底部3aと支持基板5との間に後述する従動ギア12等を収納可能な空間(連結リブ3eと連結リブ3f及び周壁部3bによって囲まれた空間)を形成する役目等を担っている。なお、符号3j,3kは、舵角センサ1を所定箇所に取付可能とするためにケーシング3から側方(周壁部3bに対して垂直方向)に突き出させた取付突片を示している。符号3pは、支持基板5に搭載された電子部品(図示を省略)等と外部との電気的接続を行うために接続ピン(図示を省略)を収納するためにケーシング3と一体成形して形成した収納体を示している。
図2乃至6を参照しながら、従動ギアと第1検出手段について説明する。従動ギア12は、ケーシング3の底部3aから起立させた支持ピン12p(図3参照)を軸として回転可能、かつ、ギア部7gと噛み合い可能に設けてある。なお、主動ギア7と従動ギア12との増速比は、概ね1:3前後に設定してある。
図6に示すように、検知回路31は、上述したホール素子33およびホール素子35のほか、角度変換回路37及びMPU39、リセットIC41、E2PROM43、CANトランシーバー44及び第2検出手段45を含めて構成してある。角度変換回路37は、ホール素子33,35から得た位相違いの検知信号を合成角度に変換するための回路である(図7参照)。
図9を参照して、微信号と粗信号とを併用してステアリングシャフト105のステアリングシャフト回転角度(絶対角度)を測定するフローについて説明する。測定精度をできるだけ高くするために本実施形態では、第1検出手段15からホール素子33,35を介して得る微信号と、第2検出手段(ポテンショメータ)45から得る粗信号とは、次のとおり処理されるようになっている。また、併せて、角度変換回路37及びMPU39の具体的構造も説明する。すなわち、角度変換回路37は、ホール素子33,35を介して得る微信号に係る2つの位相の異なるアナログ量をディジタル量に変換するA/D変換部37−1と、2つの位相の異なるディジタル量から微信号(合成角度)に合成する角度合成部37−2と、を備えている。
3 ケーシング
3a 底部
3b 周壁部
3c 内側リブ
3d 外側リブ
3e,3f,3g,3h 連結リブ
3j,3k 取付突片
3p 収納体
4 シャフト孔
5 支持基板
5a 対向面
5b 取付面
5h 支持孔
7 回転リング(主動ギア)
7a 環状フランジ部
7b 環状壁部
7c 段部
7g ギア部
7h 中空部
9 固定リング
10 環状空間
12 従動ギア
12p 支持ピン
15 検出手段
17 測定用小径ギア
19 微信号用ギア
20 伝達用小径ギア
21 円盤磁石
23 中間大径ギア
23p 支持ピン
25 中間小径ギア
31 検知回路
33,35 ホール素子
37 角度変換回路
39 MPU
44 トランシーバー
45p ポテンショメータ
45 検出手段
45g 粗信号用ギア
101 ハンドル
103 ステアリングコラム
105 ステアリングシャフト
Claims (4)
- ステアリングシャフトに取り付け、当該ステアリングシャフトの絶対角度を測定するための舵角センサであって、
当該ステアリングシャフトと連動して可逆回転する主動ギアと、
当該主動ギアと連動して回転する微信号用ギアの回転角度を検出する第1検出手段と、
当該主動ギアと連動して回転する粗信号用ギアの回転角度を検出する第2検出手段と、を備え、
当該第1検出手段は、検出した当該微信号用ギアの回転角度を示す微信号を出力する、ホール素子及び磁石を含めて構成してあり、
当該第2検出手段は、検出した当該粗信号用ギアの回転角度を示す粗信号を出力するポテンショメータを含めて構成してある
ことを特徴とする舵角センサ。 - 前記微信号用ギアは、前記主動ギアに対して増速回転するとともに、
前記粗信号用ギアは、前記主動ギアに対して減速回転することにより、
前記第1検出手段と前記第2検出手段の2つから、絶対角度を演算する演算機構を、さらに含めて構成してある
ことを特徴とする請求項1に記載の舵角センサ。 - 前記演算機構は、微信号用ギアの回転角度をθb、粗信号用ギアの回転角度をθc、前記主動ギアと前記微信号用ギアとのギア比をmとし、[θc−{θb/m±(360/m)×n}]の絶対値を最小とするような整数をnとした場合に、絶対角度θaが、θa=θb/m±(360/m)×nで与えられる
ことを特徴とする請求項2に記載の舵角センサ。 - 前記演算機構は、前記微信号及び前記粗信号のうち、少なくとも当該微信号から複数回、前記絶対角度θaの超過測定を行い当該超過測定データを出力するオーバーサンプリング部と、
当該オーバーサンプリング部が当該超過測定を行い当該超過測定データを出力する時に前記θaの異常データを検出・排除する異常データ検出・排除部と、
当該超過測定データの中から任意にデータを選択し、または、当該任意に選択したデータから更に平均値を算出し、前記排除した異常データの代わりに、当該任意に選択したデータ、または、当該平均値、を補間する補間処理部とを含めて構成してある
ことを特徴とする、請求項3に記載の舵角センサ。
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