JP2010261738A - 角度検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステアリングセンサ10は、入力軸61に固定される回転体71と、回転体71の外周付近に対角配置されて、回転体71の回転に伴う磁束変化を検出する磁気センサ21A,21Bと、磁気センサ21A,21Bの検出信号を差動演算する差動演算回路と、差動演算回路が差動演算した結果に基づいて、入力軸61の一回転以内の絶対角を算出する角度算出回路と、入力軸の回転数を検出する磁気センサ31と、入力軸61の一回転以内の絶対角、及び入力軸61の回転数に基づいて、入力軸61の多回転絶対角を演算する演算回路を備える。
【選択図】図2
Description
ここでは、回転体71の平面形状は、XY座標系において、半楕円F(Y≧0)と半楕円関数H(Y≦0)とを結合した形状から成るものとし、一方の楕円Fが既知である場合に、他方の楕円関数Hを算出する場合を考察する。
楕円F(x、y)を以下のように定義する。
(x、y)=(Lcosθ,Lsinθ) …(1)
x2+y2/a2=r2 …(2)
y≧0 …(3)
(r2/(cos2θ+sin2θ/a2))1/2=L …(4)
従って、(4)式を(1)式に代入することにより、楕円Fの座標をθで表記できる。
H(X)=X=2r・cosθ−F(x) …(5)
H(Y)=Y=2r・sinθ−F(y) …(6)
ここで、F(x),F(y)は、回転中心Pを通る直線が楕円Fに交差する点のX座標、Y座標を示す。つまり、(5)式、(6)式を満たすH、Fは回転中心を起点としてX軸とのなす角度が同一の角度となる。また、(5)式、(6)式より、関数F(楕円に限られない)が定義されれば、対応する関数H(楕円関数に限られない)の座標を求めることが可能となる。
(1)回転体71の回転中心Pを通る直線が回転体71の外周と交差する二点間の距離が一定である回転体71を用いているので、対角配置された一対の磁気センサ21A,21B(又は21C,21D)の検出信号を差動演算することにより得られる信号は、回転体71の回転角度情報を含む略正弦波信号となり、入力軸61の一回転以内の絶対角を0deg〜360degの範囲にわたって高精度に検出できる。
(1)入力軸角度検出部20の構成として、二つの磁気センサ21A,21Bを、回転体71の回転中心Pに対して90degの位相差(機械角)で回転中心Pから等距離に配置し、角度算出回路23に変換テーブル46を実装するとともに、出力軸角度検出部40の構成として、二つの磁気センサ41A,41Bを、回転体72の回転中心Qに対して等距離に対角配置し、二つの磁気センサ41C,41Dを、回転体72の回転中心Qに対して等距離に対角配置する(但し、二つの磁気センサ41A,41Bを結ぶ直線と二つの磁気センサ41C,41Dを結ぶ直線に直交するものとする)。
(2)入力軸角度検出部20の構成として、二つの磁気センサ21A,21Bを、回転体71の回転中心Pに対して90degの位相差(機械角)で回転中心Pから等距離に配置し、角度算出回路23に変換テーブル46を実装するとともに、出力軸角度検出部40の構成として、二つの磁気センサ41A,41Bを、回転体72の回転中心Qに対して90degの位相差(機械角)で回転中心Qから等距離に配置し、角度算出回路43に変換テーブル46を実装する。
Claims (9)
- 入力軸に固定される第一の回転体であって、前記第一の回転体の回転中心を通る直線が前記第一の回転体の外周と交差する二点間の距離が一定である第一の回転体と、
前記第一の回転体の外周付近に配置される第一の磁気センサであって、前記第一の回転体の回転に伴い周期的に変化する前記第一の回転体の外周と前記第一の磁気センサとの間の第一の距離の変化に対応する磁界変化を検出して第一の検出信号を出力する第一の磁気センサと、
前記第一の磁気センサと前記第一の回転体の回転中心とを結ぶ直線上において、前記第一の回転体の前記回転中心と前記第一の磁気センサとの距離に等しい距離だけ前記第一の回転体の前記回転中心から離れた位置に配置される第二の磁気センサであって、前記第一の回転体の回転に伴い周期的に変化する前記第一の回転体の外周と前記第二の磁気センサとの間の第二の距離の変化に対応する磁界変化を検出して第二の検出信号を出力する第二の磁気センサと、
前記第一の検出信号と前記第二の検出信号とを差動演算する第一の差動演算手段と、
前記第一の差動演算手段が差動演算した結果に基づいて、前記入力軸の一回転以内の絶対角を算出する第一の角度算出手段と、
前記入力軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記入力軸の一回転以内の絶対角、及び前記入力軸の回転数に基づいて、前記入力軸の多回転絶対角を演算する演算手段と、
を備える角度検出装置。 - 入力軸に固定される第一の回転体であって、前記第一の回転体の回転中心を通る直線が前記第一の回転体の外周と交差する二点間の距離が一定である第一の回転体と、
前記第一の回転体の外周付近に配置される第一の磁気センサであって、前記第一の回転体の回転に伴い周期的に変化する前記第一の回転体の外周と前記第一の磁気センサとの間の第一の距離の変化に対応する磁界変化を検出して第一の検出信号を出力する第一の磁気センサと、
前記第一の磁気センサと前記第一の回転体の回転中心とを結ぶ直線に直交する直線上において、前記第一の回転体の前記回転中心と前記第一の磁気センサとの距離に等しい距離だけ前記第一の回転体の前記回転中心から離れた位置に配置される第二の磁気センサであって、前記第一の回転体の回転に伴い周期的に変化する前記第一の回転体の外周と前記第二の磁気センサとの間の第二の距離の変化に対応する磁界変化を検出して第二の検出信号を出力する第二の磁気センサと、
前記第一及び第二の検出信号に対応する前記入力軸の一回転以内の絶対角を格納する変換テーブルと、
前記第一及び第二の磁気センサから出力される前記第一及び第二の検出信号と、前記変換テーブルとを比較して、前記入力軸の一回転以内の絶対角を出力する第一の角度算出手段と、
前記入力軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記入力軸の一回転以内の絶対角、及び前記入力軸の回転数に基づいて、前記入力軸の多回転絶対角を演算する演算手段と、
を備える角度検出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の角度検出装置であって、
弾性部材を介して前記入力軸に接続する出力軸に固定される第二の回転体であって、前記第二の回転体の回転中心を通る直線が前記第二の回転体の外周と交差する二点間の距離が一定である第二の回転体と、
前記第二の回転体の外周付近に配置される第三の磁気センサであって、前記第二の回転体の回転に伴い周期的に変化する前記第二の回転体の外周と前記第三の磁気センサとの間の第三の距離の変化に対応する磁界変化を検出して第三の検出信号を出力する第三の磁気センサと、
前記第三の磁気センサと前記第二の回転体の回転中心とを結ぶ直線上において、前記第二の回転体の前記回転中心と前記第三の磁気センサとの距離に等しい距離だけ前記第二の回転体の前記回転中心から離れた位置に配置される第四の磁気センサであって、前記第二の回転体の回転に伴い周期的に変化する前記第二の回転体の外周と前記第四の磁気センサとの間の第四の距離の変化に対応する磁界変化を検出して第四の検出信号を出力する第四の磁気センサと、
前記第三の検出信号と前記第四の検出信号とを差動演算する第二の差動演算手段と、
前記第二の差動演算手段が差動演算した結果に基づいて、前記出力軸の一回転以内の絶対角を算出する第二の角度算出手段と、を更に備え、
前記演算手段は、前記入力軸の一回転以内の絶対角と前記出力軸の一回転以内の絶対角との差分を演算する、角度検出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の角度検出装置であって、
弾性部材を介して前記入力軸に接続する出力軸に固定される第二の回転体であって、前記第二の回転体の回転中心を通る直線が前記第二の回転体の外周と交差する二点間の距離が一定である第二の回転体と、
前記第二の回転体の外周付近に配置される第三の磁気センサであって、前記第二の回転体の回転に伴い周期的に変化する前記第二の回転体の外周と前記第三の磁気センサとの間の第三の距離の変化に対応する磁界変化を検出して第三の検出信号を出力する第三の磁気センサと、
前記第三の磁気センサと前記第二の回転体の回転中心とを結ぶ直線に直交する直線上において、前記第二の回転体の前記回転中心と前記第三の磁気センサとの距離に等しい距離だけ前記第三の回転体の前記回転中心から離れた位置に配置される第四の磁気センサであって、前記第二の回転体の回転に伴い周期的に変化する前記第二の回転体の外周と前記第四の磁気センサとの間の第四の距離の変化に対応する磁界変化を検出して第四の検出信号を出力する第四の磁気センサと、
前記第三及び第四の検出信号に対応する前記出力軸の一回転以内の絶対角を格納する変換テーブルと、
前記第三及び第四の磁気センサから出力される前記第三及び第四の検出信号と、前記変換テーブルとを比較して、前記出力軸の絶対角を出力する第二の角度算出手段と、を更に備え、
前記演算手段は、前記入力軸の一回転以内の絶対角と前記出力軸の一回転以内の絶対角との差分を演算する、角度検出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の角度検出装置であって、
前記第一の回転体をその回転平面に投影した形状は、二つの異なる半楕円が結合した形状を有する、角度検出装置。 - 請求項3又は請求項4に記載の角度検出装置であって、
前記第二の回転体をその回転平面に投影した形状は、二つの異なる半楕円が結合した形状を有する、角度検出装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の角度検出装置であって、
前記回転数検出手段は、前記入力軸の回転に連動して変化する磁界変化を検出する第五の磁気センサである、角度検出装置。 - 請求項3又は請求項4に記載の角度検出装置であって、
前記演算手段は、前記入力軸の一回転以内の絶対角と前記出力軸の一回転以内の絶対角との差分に基づいて軸トルクを演算する、角度検出装置。 - 請求項2に記載の角度検出装置であって、
前記第一及び第二の検出信号は、略正弦波信号であり、
前記第一の角度算出手段は、前記第一及び第二の検出信号のうちその検出信号が中間値をとる角度に対して±45degの角度範囲にある検出信号と、前記変換テーブルとを比較して、前記入力軸の一回転以内の絶対角を出力する、角度検出装置。
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JP2012131487A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Lg Innotek Co Ltd | 操向角感知ユニット付きepsモータ |
JP2014019264A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Hitachi Automotive Systems Steering Ltd | パワーステアリング装置 |
EP2932217B1 (de) | 2012-12-13 | 2017-06-21 | Valeo Schalter und Sensoren GmbH | Vorrichtung mit einer drehmomentsensoreinrichtung und einer lenkwinkelsensoreinrichtung für ein kraftfahrzeug, und kraftfahrzeug |
JP2018185198A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 日本精工株式会社 | 角度検出装置、相対角度検出装置、トルクセンサ、電動パワーステアリング装置及び車両 |
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