JP2008275517A - 多回転絶対角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３６０度以上の角度範囲内の絶対角度を高精度に検出可能な多回転絶対角検出装置を提供する。
【解決手段】機構部に、回転体１と、回転体１に従動する従動回転部材２と、従動回転部材２に従動して間欠的に回転する間欠回転部材３と、従動回転部材２に取り付けられた磁石４と、磁石４と対向に配置され、従動回転部材２の１回転を１周期とする正弦信号及び余弦信号を出力する磁気センサ５と、間欠回転部材３に形成された第１及び第２のコードパターン６，７と、これらの各コードパターン６，７に対向して配置された第１乃至第７の検出素子８〜１４とを含む。検出素子８〜１４の出力信号に基づいて回転体１の１回転を等分するセクタを識別し、正弦信号及び余弦信号から算出される逆正接値に基づいてセクタ内の絶対角を検出する。回転体１と従動回転部材２との間に、中間回転部材２３を配置することもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、３６０度以上の角度範囲内の絶対角度を検出する多回転絶対角検出装置に関する。

従来より、この種の多回転絶対角検出装置としては、同形状の多数の角度マーク又は歯を備えステアリングシャフトと一体となって回転するメインギアと、同形状の別の数の歯を備えた２つの検出用ギアとを共動させ、これらの検出用ギアに対応付けられた２つの磁気センサからそれぞれの検出用ギアの角度位置に相応する信号を評価回路に供給して回転体の角度を測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１には、前記信号の供給手段として、２つの検出用ギアにマグネットを取り付け、マグネットの回転に伴う磁場の変化を２つの磁気センサを用いて検出する技術が開示されており、この技術によれば、回転体の回転角度を非接触で検出することができ、４回転を超えるハンドル回転又は操舵軸回転を検出できる。
特許第３７９２７１８号公報

しかしながら、２つの磁気センサの出力信号には、各センサ間の磁気特性のバラツキ、各センサに供給される印加電圧の変動及び機構部のガタなどに起因する誤差が含まれるため、特許文献１に開示の技術のように、評価装置において２つの検出用ギアの歯数や磁気センサから出力される２つのアナログ信号のデータなどに基づいて、角度検出のために複雑な計算処理を行わなければならないという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、３６０度以上の角度範囲内の絶対角度を簡単な信号処理によって検出可能な多回転絶対角検出装置を提供することにある。

本発明は、かかる課題を解決するため、外周部に第１歯車を備え３６０度を超える有限の角度範囲内で回転する回転体と、該回転体と連動して該回転体に対して増速回転される従動回転部材と、該従動回転部材に突設される駆動ピンと、該駆動ピンに駆動されて前記回転体に対し減速回転するように間欠回転する間欠回転部材と、前記従動回転部材の回転角度に応じたアナログ信号を出力する第１検出手段と、前記間欠回転部材の回転角度に応じたデジタル信号を出力する第２検出手段と、前記デジタル信号に基づいて前記回転体の可動範囲を複数のセクタに分割すると共に、それらの各セクタのそれぞれと前記アナログ信号とを対応させて前記回転体の絶対角度を検出する信号処理部とを備えるという構成にした。

かかる構成によると、デジタル信号とアナログ信号とを組み合わせて絶対角度を検出するので、信号処理部における角度検出を複雑化することなく、簡単な信号処理によって３６０度以上の角度範囲内で回転する回転体の絶対角度を検出することができる。

また本発明は、前記従動回転部材が外周部に前記第１歯車の歯数よりも少ない歯数をもつ第２歯車を備え、該第２歯車が前記回転体の第１歯車と噛合するという構成にした。

かかる構成によれば、簡単な減速機構によって３６０度以上の角度範囲内の絶対角度を高精度に検出できる。

さらに本発明は、前記従動回転部材が外周部に前記第１歯車の歯数よりも少ない歯数をもつ第２歯車を備え、前記回転体及び前記従動回転部材が中間回転部材を介して連動されるように構成し、該中間回転部材は、前記回転体の第１歯車の歯数よりも少ない歯数をもつ第３歯車を外周部に備えるとともに、該第３歯車と同心でかつ第３歯車の歯数よりも少ない歯数をもつ第４歯車を備え、該第４歯車が前記従動回転部材の第２歯車と噛合し、前記第３歯車が前記回転体の第１歯車と噛合する構成とすることが好ましい。

かかる構成によれば、大きな減速比をもつ多回転絶対角検出装置を小型化することができる。すなわち上記構成によれば、回転体に対する間欠回転部材の減速比が、回転体に対する従動歯車の増速比と、中間回転部材に対する従動回転部材の減速比と、従動回転部材に対する間欠回転部材の減速比との積算値となり、従動回転部材を介装しない上記構成の減速比よりも大きく設定できるため、ゼネバ歯車のように減速比を大きくすると極端に大型化する間欠回転部材を大きくすることなく全体の減速比を大きく設定できるので、多回転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、前記第１検出手段が、前記従動回転部材に取り付けられた磁石と、該磁石と対向する磁気センサとからなるという構成にした。

かかる構成によれば、簡単な構成でアナログ信号を容易に生成することができる。

さらに本発明は、前記第２検出手段が、前記間欠回転部材の回転軸と同心に設けられた光学式又は磁気式のコードパターンと、該コードパターンに対向配置した発光部と受光部を備えた光学素子又は磁気センサを有するコード検出素子とからなるという構成とすることが好ましい。

かかる構成によれば、信頼性の高いデジタル信号を生成することができる。

また本発明は、前記磁気センサが、前記磁石の回転角度θに応じた磁界の方向変化によって正弦波及び余弦波による信号を出力し、前記信号処理部が、前記磁気センサの各出力信号に基づきｔａｎ^−１θの信号を生成すると共に、これらのｔａｎ^−１θの信号に基づいて前記回転体の回転角度を検出するという構成にした。

かかる構成により、各セクタ内の角度を単調増加又は減少するデータに基づいて求めることができるので、回転体の絶対角度を容易に検出することができる。

さらにまた本発明は、前記デジタル信号が、複数ビットからなる循環型のデジタルコードからなるという構成にした。

かかる構成により、循環型デジタルコードのうち任意のひとつを選択して回転中立位置に対応させることによって多回転絶対角検出装置の回転中心位置を設定できるので、多回転絶対角検出装置の回転中立位置を極めて容易に設定できる。

本発明の多回転絶対角検出装置は、外周部に第１歯車を備え３６０度を超える有限の角度範囲内で回転する回転体と、該回転体と連動して該回転体に対して増速回転される従動回転部材と、該従動回転部材に突設される駆動ピンと、該駆動ピンに駆動されて前記回転体に対し減速回転するように間欠回転する間欠回転部材と、前記従動回転部材の回転角度に応じたアナログ信号を出力する第１検出手段と、前記間欠回転部材の回転角度に応じたデジタル信号を出力する第２検出手段と、前記デジタル信号に基づいて前記回転体の可動範囲を複数のセクタに分割すると共に、それらの各セクタのそれぞれと前記アナログ信号とを対応させて前記回転体の絶対角度を検出する信号処理部とを備えるので、デジタル信号とアナログ信号とを組み合わせて絶対角度を検出でき、信号処理部における角度検出を複雑化することなく、簡単な信号処理によって３６０度以上の角度範囲内で回転する回転体の絶対角度を検出することができる。

〈第１実施形態〉
以下、本発明に係る多回転絶対角検出装置の第１実施形態を、図１乃至図６にしたがって説明する。図１は第１実施形態に係る多回転絶対角検出装置の機構部の平面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は第１実施形態に係る磁気センサの構成図、図４は第１実施形態に係る間欠回転部材の一部拡大図、図５は第１実施形態に係る多回転絶対角検出装置の信号処理部の構成図、図６は第１実施形態に係る多回転絶対角検出装置の動作説明図である。

図１及び図２に示すように、本例の多回転絶対角検出装置の機構部は、回転体１と、回転体１の回転に連動し回転体１に対して増速回転する従動回転部材２と、従動回転部材２に突設される駆動ピン２ａと係合して回転体１に対し減速回転する、ゼネバ歯車からなる間欠回転部材３と、従動回転部材２の回転中心に取り付けられた磁石４と、磁石４と対向に配置され、従動回転部材２の１回転を１周期とするｓｉｎθ、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、−ｃｏｓθの各信号を出力する磁気センサ５と、間欠回転部材３の回転軸を中心とする円周上に形成された第１及び第２のコードパターン６，７と、第１コードパターン６に対向して配置された第１乃至第６の検出素子８〜１３と、第２コードパターン７に対向して配置された第７検出素子１４と、磁気センサ５及び第１乃至第７の検出素子８〜１４を実装する回路基板１５とから主に構成されている。なお、本例の多回転絶対角検出装置では、第１検出手段が磁石４及び磁気センサ５から構成され、第２検出手段が第１，第２のコードパターン６，７と第１乃至第７の検出素子８〜１４とから構成される。

回転体１は、例えば自動車のステアリングシャフトなどに連結され、１回転以上の有限の角度範囲内で回転する。本例においては、中立位置（０度の位置）を中心として±２．５回転の角度範囲（±９００°）で回転するものとする。

回転体１と従動回転部材２とは、回転体１の外周部に形成された第１歯車２１と従動回転部材２の外周部に形成された第２歯車２２を噛み合わせている。本例においては、第１歯車２１の歯数が第２歯車２２の歯数よりも多く設定されており、回転体１に対して従動回転部材２が増速回転するようになっている。回転体１に対する従動回転部材２の増速比は、後述する１セクタに割り振る角度の大きさによって決定されるが、本例においては、第１歯車の歯数を７２、第２歯車の歯数を６０として増速比が６／５に設定されており、回転体１が±２．５回転する間に従動回転部材２は±３回転する。従動回転部材２の下面には、図２に示すように、間欠回転部材３を間欠回転させるための駆動ピン２ａが突設されている。

磁気センサ５は、図２に示すように、回路基板１５に実装され、所要のクリアランスを介して磁石４と対向に配置される。この磁気センサ５は、図３に示すように、４個の磁気検出素子５ａ〜５ｄからなり、各磁気検出素子５ａ〜５ｄは、短辺方向に磁化された２つの長方形の磁気抵抗素子５Ａ，５Ａの組みから構成されている。各磁気検出素子５ａ〜５ｄは、磁化方向が互いに直交するように組み合わされて、計８つの磁気抵抗素子５Ａを抵抗素子とするブリッジ回路（図示略）が構成され、図示しない固定部材に固定された基板上に設けられる。それらの磁気抵抗素子５Ａは、異方性磁気抵抗効果をもつ強磁性体膜からなり、その抵抗値が磁気センサに作用する磁束の向き（磁界の方向変化）に応じて変化することを利用して従動回転部材２の回転角を検出する。なお、磁気検出素子としては、磁気抵抗素子のほかにホール素子、磁気誘導素子などを用いることもできるが、直流駆動することができ、温度変化による出力変動が小さいことから磁気抵抗素子が特に適する。

各磁気検出素子５ａ〜５ｄは、磁石４の回転中心Ｘと同心の円周上に等分に配置される。したがって、磁石４の回転に伴い、磁気検出素子５ａ〜５ｄからは、図６（Ｃ）に示すように、位相が磁石４の回転周期の１／４（９０°）ずつずれたｓｉｎθ、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、−ｃｏｓθの各信号が出力される。なお、本例の多回転角検出装置は、回転体１が１回転する間に磁石４が１．２回転するように歯車２１，２２の歯数が設定されているので、回転体１が１回転する間に磁気検出素子５ａ〜５ｄからは、ｓｉｎθ、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、−ｃｏｓθの各信号が１．２周期分出力される。このように第１検出手段を構成すると、簡単な構成でアナログ信号を容易に生成することができる。

間欠回転部材３は、駆動ピン２ａを挿入可能な６つの溝３ａが間欠回転部材３の回転軸を中心に放射状に形成されており、従動回転部材２が１回転（３６０°回転）する毎に溝３ａの１ピッチ分、即ち、６０度ずつ間欠的に回転し、その回転の前後では停止する。

第１及び第２のコードパターン６，７は、遮光板をもって構成されており、駆動ピン２ａとの干渉を防止するため、図４に示すように、間欠回転部材３の裏面との間に若干の段差３ｂを有するように全周にわたって形成した連結部３ｂから図中下方に突設される。連結部３ｂは、合成樹脂からなるゼネバ歯車の溝３ａの数が多くなるときに生じやすくなる変形、すなわち溝３ａが外方へ向けて拡開するような変形を抑えることができるので、絶対角度を精度よく検出することができる。

第１乃至第７の検出素子８〜１４としては、発光素子と受光素子とが一体に形成されたフォトインタラプタが用いられる。これら第１乃至第７の検出素子８〜１４は、第１又は第２のコードパターン６，７を介してその両側に発光素子と受光素子とが配置されるようにして回路基板１５に実装される。本例において、図１に示す第１，第２のコードパターン６，７、及び第１乃至第７の検出素子８〜１４の配列は、図６（Ｅ）に示すタイミングでＤ１〜Ｄ７のデジタル信号が出力される。

次に、本例に係る多回転絶対角検出装置の信号処理部５０について説明する。図５に示すように、本例の信号処理部５０は、磁気センサ５から出力されるｓｉｎθ、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、−ｃｏｓθの各信号を増幅する第１乃至第４の増幅器３１〜３４と、増幅されたｓｉｎθ、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、−ｃｏｓθの各信号をＡ／Ｄ変換する第１乃至第４のＡ／Ｄ変換器３５〜３８と、Ａ／Ｄ変換されたｓｉｎθ、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ又は−ｃｏｓθからｔａｎ^−１θの信号、すなわちｓｉｎθ／ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ／−ｃｏｓθ、ｃｏｓθ／−ｓｉｎθ又は−ｃｏｓθ／ｓｉｎθをそれぞれ算出すると共に、算出されたｔａｎ^−１θの信号の１周期（１８０°）を１セクタ（３００度）にするための演算を行う演算部３９と、演算部３９から出力される信号（アナログ信号）、及び第１乃至第７の検出素子８〜１４から入力される信号（デジタル信号）に基づいて回転体１の回転角度を検出する角度検出部４１とから主に構成されている。なお、角度検出部４１は、予め記憶しているセクタと６ビットコード列及び７ビットコード列との対応関係に基づいて、第１乃至第７の検出素子８〜１４から入力される信号からセクタを識別し、識別したセクタと演算部３９から出力される信号とによって回転体１の回転角度を決定する。また、演算部３９で複数に分割されるセクタ数は、回転体１に対する間欠回転部材３の減速比、具体的には回転体１の第１歯車２１の歯数、従動回転部材２の第２歯車２２の歯数、及び従動回転部材２の駆動ピン２ａと係合する間欠回転部材３の溝３ａの数に基づいて適宜設定される。

次に、図６に基づいて多回転絶対角検出装置の動作を説明する。図６において、（Ａ）は、回転体１及び従動回転部材２の回転角の関係、（Ｂ）は、回転体１の回転軸と間欠回転部材３の回転角との関係、（Ｃ）は、回転体１の回転角に応じた磁気センサ５の出力信号、（Ｄ）は、回転体１の回転角に応じた演算部３９からの出力信号、（Ｅ）は、回転体１の回転角に応じた第１乃至第７検出素子８〜１４からの出力信号の説明図であり、（Ｆ）は、回転体１の回転角に応じたグレイコード１，２及び１ビットコードを示す説明図である。

図６に示すように、回転体１が±９００°回転（±２．５回転）すると、従動回転部材２が±１０８０°回転（±３回転）し、回転体１が３００°回転する毎に間欠回転部材３が６０°ずつ間欠的に回転する。また、従動回転部材２が回転体１と連動し回転すると、磁気センサ５から、ｓｉｎθ、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、−ｃｏｓθの各信号が出力され、演算部３９から、回転体１の全可動範囲が６セクタをなすように、それらの各信号に基づいて演算された１周期３００°の逆正接信号が出力される。角度検出部４０は、演算部３９から出力される逆正接信号であるアナログ信号と、第１乃至第７検出素子８〜１４からの出力信号に基づいて組合わせたデジタルコード、すなわち後述するグレイコード１，２及び１ビットコードとを対応させて回転体１の絶対角度を検出する。以下、回転体１及び従動回転部材２の角度０°を０セクタに対応させて、グレイコード１，２とセクタとの関係を説明する。

グレイコード１は、第１、第３及び第５の検出素子８，１０，１２の出力信号Ｄ１，Ｄ３，Ｄ５の組合せから作成される３ビットのグレイコードであり、回転体１が３００度回転する毎に１ビットずつ変化し、かつ回転体１の３６０度を超える有限の角度範囲の両端のグレイコードが同一になるように構成されている。グレイコード２は、第２、第４及び第６の検出素子９，１１，１３の出力信号Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６から作成される３ビットのグレイコードであり、グレイコード１と同様に、３００°回転する毎に１ビットずつ変化し、かつ両端のグレイコードが同一になるように構成されている。

グレイコード１のコード切換部とグレイコード２のコード切換部は、相互にずれるように設定される。グレイコード１とグレイコード２のコード切換部は、図６（Ｄ）に示す逆正接信号が直線上に立ち上がる部分から急激に立ち下がる部分への切り換わり量が各検出素子８〜１３の取付誤差などに起因してずれる領域と重複しないように設定される。

このようにすると、グレイコード１とグレイコード２とを組合わせた６ビットコードは、回転体１の回転にしたがって、例えば図６（Ｆ）に示すように、０セクタからプラス方向に「１０１１０１」、「００１１０１」、「００１００１」へと１ビットずつ変化すると共に、マイナス方向へも同様に変化する循環型グレイコード列をなす。なお、それらの６ビットコードのうち、互いに異なるコードのグレイコード１，２を組合わせた６ビットコードは、セクタの切り換わる領域（セクタ切換領域）に対応し、一方、同一コードのグレイコード１，２を組合わせた６ビットコードは、セクタ切換領域を除いた領域に対応する。

したがって、角度検出部４０では、６ビットコードに基づいてセクタを識別できる。例えば、６ビットコード「１０１１０１」はそのコードの並びから０セクタに対応し、６ビットコード「００１００１」は＋１セクタに対応することが判る。また、６ビットコード「００１１０１」は０セクタと＋１セクタ間に介在するセクタ切換領域に対応することが判るので、演算部３９から出力されるｔａｎ^−１θの信号の値を参照することによってどちらのセクタに対応するのかを正しく識別できる。例えば、「００１１０１」に対応する演算部３９からの出力値がＡであるとき、出力値Ａが所定値（例えば演算部３９からの出力信号の最大値と最小値の平均値）よりも小さいことから＋１セクタに対応することが判り、その結果＋１セクタであることを正しく識別できる。

ところで、第１乃至第６検出素子８〜１３のうちのひとつが故障すると、６ビットコード列に基づきその故障を直ちに判別できる場合と、その故障を判別できずに誤ったセクタを識別してしまう場合とが生じる。例えば、０セクタに対応する６ビットコードが「１０１１０１」であるところ、第２検出素子９が故障して「１」だけを出力して「１１１１０１」となる場合、本例による循環型グレイコードにはこのようなコードが存在しないので、第１乃至第６検出素子８〜１３のうちのひとつが故障していることを直ちに判別できる。一方、−１セクタと０セクタ間のセクタ切換領域にある本来０セクタ（６ビットコードが「１０１１００」）が、もし第１検出素子８が故障して「０」を出力すると共に、間欠回転部材３などの寸法誤差や取付誤差の影響でコード切換部に位相ずれが生じて「００１１０１」となる場合、演算部３９からの出力値Ａを参照して０セクタと＋１セクタ間のセクタ切換領域「００１１０１」であると判断してしまい、セクタ１と誤って判別することになる。

そこで、６ビットコードに第７検出素子１４の出力信号Ｄ７による１ビットコードを組合わせた７ビットコードに基づいてセクタを検出すれば、もし検出素子に故障が生じた場合、その故障の存在を判別することができ、セクタを誤って識別して角度検出するという問題を回避することができる。たとえば上述のように、−１セクタと０セクタ間のセクタ切換領域内の６ビットコード「１０１１００」について、第１検出素子８が故障して「０」を出力し、かつ間欠回転部材３の寸法誤差や取付誤差の影響でコード切換部に位相ずれが生じて「００１１０１」となる場合、６ビットコード「００１１０１」に１ビットコード「１」を組合わせた７ビットコード「００１１０１１」に基づきセクタを検出すれば、本例による７ビットコードにはこのようなコードが存在しないので、第１乃至第６検出素子８〜１３のうちのひとつが故障していることを判別できる。この１ビットコードは、セクタ切換領域と重複しないように、セクタ切換領域の直前で立上りかつ直後で立ち下がるデジタル信号にすると共に、ひとつおきのセクタ切換領域の一方を「１」、他方を「０」に設定することによって構成される。なお、１ビットコードの立上り位置及び立下り位置とセクタ切換領域との間に設定する位相差の大きさを、間欠回転部材３の寸法誤差や取付誤差の影響などで生じるコード切換部の位相ずれの大きさよりも小さく設定すると、７ビットコードでセクタを検出しても第１乃至第６の検出素子８〜１３のうちのひとつが故障したことを判別できないことがある。

このように、本例の多回転絶対角検出装置は、信号処理部においてデジタル信号に基づいて回転体１の全可動範囲±２．５回転（±９００度）を複数のセクタに分割し、各セクタ内の回転角度を磁気センサ５から出力される信号から演算により求められるアナログ信号、すなわちｔａｎ^−１θに対応させて回転体１の絶対角度を検出するので、信号処理部における角度検出を複雑化することなく、簡単な信号処理によって３６０度以上の角度範囲内の絶対角度を高精度に検出することができる。また、各セクタ内の角度を単調増加又は単調減少するデータに基づいて求めることができ、回転体の絶対角度を容易に検出することができる。さらに本例は、デジタル信号である６ビットコードが循環型グレイコードであるため、どの６ビットコードを回転中立位置に設定しても、回転体１の３６０度を超える有限の角度範囲内で回転体１が３００度回転する毎に１ビットずつ変化し、かつ両端の６ビットコードが同一となるので、それら６ビットコードのうち任意のひとつを選択して回転中立位置に対応させるだけで多回転絶対角検出装置の回転中立位置を設定でき、多回転絶対角検出装置の回転中立位置を極めて容易に設定できる。また、本例の多回転絶対角検出装置は、間欠回転部材３としてゼネバ歯車を用いたので、信頼性及び静粛性に優れる。

〈第２実施形態〉
以下、本発明に係る多回転絶対角検出装置の第２実施形態を、図８に基づいて説明する。第２実施形態に係る多回転絶対角検出装置は、図８に示すように、回転体１と従動回転部材２との間に、回転体１の回転を従動回転部材２に伝達する中間回転部材２３を配置したことを特徴とする。

中間回転部材２３は、歯数が異なる第３歯車２４（歯数５０）と第４歯車２５（歯数３０）を同心に形成したものであって、第３歯車２４は回転体１に形成された第１歯車２１と噛み合わされ、第４歯車２５は従動回転部材２に形成された第２歯車２２と噛み合わされる。その他の構成については、第１実施形態に係る多回転絶対角検出装置と同じであるので、説明を省略する。

図８の構成によれば、回転体１に対する間欠回転部材３の減速比が、回転体１に対する従動回転部材２の増速比と、中間回転部材２３に対する従動回転部材２の減速比と、従動回転部材２に対する間欠回転部材３の減速比との積算値となり、従動回転部材２を介装しない第１実施形態の構成の減速比よりも大きく設定できるため、ゼネバ歯車のように減速比を大きくすると極端に大型化する間欠回転部材３を大きくすることなく全体の減速比を大きく設定できるので、多回転絶対角検出装置の小型化を図ることができる。

なお、前記実施形態においては、デジタルコード検出手段を遮光板とフォトインタラプタ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、前記実施形態においては、合計７個の検出素子を用いて「グレイコード１」、「グレイコード２」及び「１ビットのコード」を生成したが、各検出素子の取付誤差等が問題にならない場合には、合計３個の検出素子を用いて３ビットのセクタ識別用グレイコードを１つだけ生成すれば足りる。

第１実施形態に係る多回転絶対角検出装置の機構部の平面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 第１実施形態に係る磁気センサの構成図である。 第１実施形態に係る間欠回転部材の一部拡大図である。 第１実施形態に係る多回転絶対角検出装置の信号処理部の構成図である。 第１実施形態に係る多回転絶対角検出装置の動作説明図である。 第２実施形態に係る多回転絶対角検出装置の機構部の平面図である。

符号の説明

１ 回転体
２ 従動回転部材
３ 間欠回転部材
４ 磁石
５ 磁気センサ
６ 第１コードパターン
７ 第２コードパターン
８〜１４ 検出素子
１５ 回路基板
２３ 中間回転部材
３１〜３４ 増幅器
３５〜３８ Ａ／Ｄ変換器
３９ 演算部
４０ セクタ識別部
４１ 角度検出部
５０ 信号切換部

Claims (7)

1. 外周部に第１歯車を備え３６０度を超える有限の角度範囲内で回転する回転体と、該回転体と連動して該回転体に対して増速回転される従動回転部材と、該従動回転部材に突設される駆動ピンと、該駆動ピンに駆動されて前記回転体に対し減速回転するように間欠回転する間欠回転部材と、前記従動回転部材の回転角度に応じたアナログ信号を出力する第１検出手段と、前記間欠回転部材の回転角度に応じたデジタル信号を出力する第２検出手段と、前記デジタル信号に基づいて前記回転体の可動範囲を複数のセクタに分割すると共に、それらの各セクタのそれぞれと前記アナログ信号とを対応させて前記回転体の絶対角度を検出する信号処理部とを備えることを特徴とする多回転絶対角検出装置。
2. 前記従動回転部材が外周部に前記第１歯車の歯数よりも少ない歯数をもつ第２歯車を備え、該第２歯車が前記回転体の第１歯車と噛合することを特徴とする請求項１に記載の多回転絶対角検出装置。
3. 前記従動回転部材が外周部に前記第１歯車の歯数よりも少ない歯数をもつ第２歯車を備え、前記回転体及び前記従動回転部材が中間回転部材を介して連動されるように構成し、該中間回転部材は、前記回転体の第１歯車の歯数よりも少ない歯数をもつ第３歯車を外周部に備えるとともに、該第３歯車と同心でかつ第３歯車の歯数よりも少ない歯数をもつ第４歯車を備え、該第４歯車が前記従動回転部材の第２歯車と噛合し、前記第３歯車が前記回転体の第１歯車と噛合することを特徴とする請求項１に記載の多回転絶対角検出装置。
4. 前記第１検出手段は、前記従動回転部材に取り付けられた磁石と、該磁石と対向する磁気センサとからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の多回転絶対角検出装置。
5. 前記第２検出手段は、前記間欠回転部材の回転軸と同心に設けられた光学式又は磁気式のコードパターンと、該コードパターンに対向配置した発光部と受光部を備えた光学素子又は磁気センサを有するコード検出素子とからなることを特徴とする請求項４に記載の多回転絶対角検出装置。
6. 前記磁気センサは、前記磁石の回転角度θに応じた磁界の方向変化によって正弦波及び余弦波による信号を出力し、前記信号処理部は、前記磁気センサの各出力信号に基づきｔａｎ^−１θの信号を生成すると共に、これらのｔａｎ^−１θの信号に基づいて前記回転体の回転角度を検出することを特徴とする請求項４に記載の多回転絶対角検出装置。
7. 前記デジタル信号が、複数ビットからなる循環型のデジタルコードからなることを特徴とする請求項１に記載の多回転絶対角検出装置。

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