JP2012122982A - Rotation angle detecting device and electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転角度検出装置および電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a rotation angle detection device and an electric power steering device.
例えば自動車のステアリングホイールに用いられる回転角度検出装置においては、ステアリングのシャフトに係合されたメインギヤとメインギヤに噛合する検出装置のケースに装着された検出ギヤで構成される。ステアリングホイールを操舵するとメインギヤが回転し、これに連動して検出ギヤが回転するため、検出ギヤに装着され検出ギヤに連動して回転する磁石と対向してケースに固定された磁気式角度センサが磁界の方向を検知し、ステアリングホイールの回転角度を検出している。ここで磁石と磁気式角度センサの中心位置は、同じとなるように配置されている。 For example, a rotation angle detection device used for a steering wheel of an automobile includes a main gear engaged with a steering shaft and a detection gear mounted on a case of a detection device meshing with the main gear. When the steering wheel is steered, the main gear rotates, and the detection gear rotates in conjunction with this. Therefore, a magnetic angle sensor mounted on the detection gear and facing the magnet that rotates in conjunction with the detection gear is fixed to the case. The direction of the magnetic field is detected and the rotation angle of the steering wheel is detected. Here, the center positions of the magnet and the magnetic angle sensor are arranged to be the same.
しかしながら、従来の回転角度検出装置においては、温度変化によって生じるメインギヤと検出ギヤの軸間距離のばらつきや、メインギヤと検出ギヤの組付け誤差、あるいはメインギヤとシャフトとの取付け時のガタ等によってバックラッシュが発生する。そして、右切り左切りの操舵を繰り返した場合、操舵方向が逆になったときにバックラッシュにより一時その位置を保ち、それから逆方向に動き出すため回転角度の検出誤差(いわゆるヒステリシス誤差)が大きくなり角度精度が悪化する場合があった。このギヤのバックラッシュを低減し、誤差がなく高精度な回転角度の検出を可能とする回転角度検出装置としては、例えば特許文献1に示すようなものがある。
However, in the conventional rotation angle detection device, the backlash is caused by variations in the distance between the main gear and the detection gear caused by temperature changes, the assembly error between the main gear and the detection gear, or the backlash when the main gear and the shaft are attached. Will occur. If the steering of the right and left turns is repeated, when the steering direction is reversed, the position is temporarily maintained by backlash, and then the movement is started in the opposite direction, so that the rotation angle detection error (so-called hysteresis error) increases. In some cases, the angular accuracy deteriorated. An example of a rotation angle detection device that reduces the backlash of the gear and that can detect the rotation angle with high accuracy and no error is disclosed in
この特許文献1に記載の回転角度検出装置において、検出ギヤはバネによってメインギヤ方向に押圧され移動するため、メインギヤと検出ギヤのバックラッシュは低減するが、磁気式角度センサはケースに固定されているため、この磁気式角度センサと検出ギヤに取付けられた磁石との中心位置がずれてしまい、回転角度の検出誤差が発生する。
In the rotation angle detection device described in
このため、メインギヤと検出ギヤのバックラッシュの増加を抑制するとともに、磁石と磁気式角度センサの中心位置がずれることなく、回転角度の検出精度が低下しない回転角度検出装置を得ることが課題となっている。 For this reason, it is an object to obtain a rotation angle detection device that suppresses the increase in backlash between the main gear and the detection gear, does not shift the center positions of the magnet and the magnetic angle sensor, and does not reduce the rotation angle detection accuracy. ing.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ギヤのバックラッシュを低減できるとともに、回転角度の検出精度が低下しない回転角度検出装置および電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device and an electric power steering device that can reduce gear backlash and do not reduce the detection accuracy of the rotation angle. There is.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、回転体に連動して回転するメインギヤと、前記メインギヤに連動して回転する検出ギヤと、前記検出ギヤに設けた被検出部材と、前記検出ギヤの回転を検出する検出手段と、前記検出ギヤを回転可能に支持するとともに、前記検出手段を配置するケースと、前記回転体を挿通するとともに、前記ケースを取付けるセンサハウジングとを有し、前記ケースは、前記メインギヤと前記検出ギヤとが連動可能な状態で前記センサハウジングに対し相対移動可能に前記センサハウジングに取付けられ、前記ケースを前記メインギヤ方向へ付勢する付勢手段を設けたことを要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
上記構成によれば、検出ギヤと検出手段を支持するケースをメインギヤ方向に付勢することによりメインギヤと検出ギヤのバックラッシュを抑制できるとともに、検出手段と被検出部材との中心位置のずれをなくすことができる。これにより、検出誤差がなく高精度な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を得ることができる。 According to the above configuration, the backlash between the main gear and the detection gear can be suppressed by urging the case supporting the detection gear and the detection unit in the main gear direction, and the shift of the center position between the detection unit and the detected member is eliminated. be able to. Thereby, it is possible to obtain a rotation angle detection device that can detect a rotation angle with high accuracy and no detection error.
請求項2に記載の発明は、前記付勢手段は、前記センサハウジングと前記ケースとの間に設けたことを要旨とする。
The gist of the invention described in
上記構成によれば、付勢手段をセンサハウジングとケースとの間に設けることにより付勢手段の付勢力を一定に保つことができる。 According to the above configuration, the urging force of the urging means can be kept constant by providing the urging means between the sensor housing and the case.
請求項3に記載の発明は、電動パワーステアリング装置において、請求項1または請求項2に記載の回転角度検出装置を備えてなることをその要旨とする。
請求項1または請求項2に記載の回転角度検出装置によれば、その検出回転角の高精度化が図られるので、車両の操舵フィーリングを向上した電動パワーステアリング装置にできる。
The gist of the invention described in
According to the rotation angle detection device of the first or second aspect, since the detection rotation angle is highly accurate, the electric power steering device can be improved in the steering feeling of the vehicle.
ギヤのバックラッシュを低減できるとともに、回転角度の検出精度が低下しない回転角度検出装置および電動パワーステアリング装置を提供できる。 It is possible to provide a rotation angle detection device and an electric power steering device that can reduce backlash of the gear and that does not reduce the detection accuracy of the rotation angle.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置の平面図、図2は、図1の矢印A方向から見た断面図であり、図3(a),(b)は、概略構成を説明する図である。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
1 is a plan view of a rotation angle detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view seen from the direction of arrow A in FIG. 1, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are schematic views. It is a figure explaining a structure.
図3(a)は回転角度検出装置の概略構成を表わす平面図であり、メインギヤ2は外周に平歯車が形成された絶縁樹脂製の回転体で、中央部に挿通されるシャフト11と係合する。そして、シャフト11の回転角度を検出する第一の検出ギヤ3及び第二の検出ギヤ4の検出体がある。
FIG. 3A is a plan view showing a schematic configuration of the rotation angle detection device. The
また、第一の検出ギヤ3は絶縁樹脂製のケース9に回転可能に支持された絶縁樹脂製の第一の検出体で、この外周の平歯車がメインギヤ2の平歯車に噛合するとともに、この第一の検出ギヤ3の中央には、磁石5(被検出部材)がインサート成形等により装着されている。
The
さらに、第二の検出ギヤ4はケース9に回転可能に支持された絶縁樹脂製の第二の検出体で、外周には第一の検出ギヤ3の平歯車とは歯数の異なる平歯車が設けられ、この第二の検出ギヤ4の平歯車が第一の検出ギヤ3の平歯車に噛合するとともに、第二の検出ギヤ4の中央には磁石6が装着されている。
Further, the second detection gear 4 is a second detection body made of an insulating resin rotatably supported by the
そして、第一の検出ギヤ3及び第二の検出ギヤ4の上方にほぼ平行に配置された回路基板(図示せず)に第一の検出ギヤ3の磁石5との対向面にはホールIC(磁界検出素子)等の磁気式角度センサ7(検出手段)が(図3(b)参照)、第二の検出ギヤ4の磁石6との対向面には磁気式角度センサ8(図示しないが図3(b)と同様)が各々装着されている。
A circuit board (not shown) arranged substantially in parallel above the
このように形成された、磁石5とこれに対向した磁気式角度センサ7、及び磁石6とこれに対向した磁気式角度センサ8は、磁石5と6が装着された第一検出ギヤ3及び第二の検出ギヤ4と、磁気式角度センサ7と8が装着された上記回路基板とともにケース9に配置される。
The magnet 5 and the
さらに、ケース9はアルミダイカスト材からなるセンサハウジング10に当接して取付けられる。また、シャフト11はセンサハウジング10に挿通し、回転可能に装着される。
Further, the
以上の構成において、ステアリングホイール(図示せず)を操舵すると、シャフト11の回転に連動してメインギヤ2が回転し、このメインギヤ2の外周の平歯車に第一の検出ギヤ3の平歯車が噛合し、更に第一の検出ギヤ3の平歯車に第二の検出ギヤ4の平歯車が噛合して連動して回転する。
In the above configuration, when the steering wheel (not shown) is steered, the
そして、第一の検出ギヤ3及び第二の検出ギヤ4の中央に装着された磁石5と6も回転し、この磁石5と6の磁界方向の変化を磁気式角度センサ7と8が各々検出して、検出信号としてPWM信号等がマイコン等の電子部品で形成される外部の制御手段(図示せず)へ出力され、メインギヤ2の回転角度信号に変換される。
The
なお、この時、第一の検出ギヤ3及び第二の検出ギヤ4は、平歯車の歯数が異なり回転速度が異なるため、第一及び第二の検出手段からの各々の検出信号は、周期や位相が異なる検出信号となる。
At this time, since the
次に、本実施形態では図1及び図2に示すように、バネ12は付勢手段としての鋼又は銅合金製のバネで、やや押付けられた状態でその一端がケース9に弾接して、ケース9がセンサハウジング10の方向に付勢される。そして、このケース9を介したバネ12の付勢力によって、ケース9に装着された第一の検出ギヤ3及び第二の検出ギヤ4をメインギヤ2の方向へ押圧している。このとき、ケース9に設けた突起部がセンサハウジング10の取付け穴に係合することにより、ケース9がシャフト11の回転軸に対し上下及び左右方向へ移動することが抑制される。
Next, in this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
また、ケース9を取付けるセンサハウジング10には、バネ12を挟み込んだ形で突出した樹脂又は金属製の押さえ板13が設けられ、この押さえ板13にバネ12の他端が弾接して、バネ12を保持する。バネ12は両端をケース9及び押さえ板13に設けられた座グリ穴14,15により保持され、バネ12の付勢力が一定の力になるように保持されて、回転角度検出装置1が構成されている。
The sensor housing 10 to which the
このように本実施の形態では、ケース9をセンサハウジング10へ押圧する付勢手段を設けるとともに、センサハウジング10にこの付勢手段を保持するストッパ手段を形成する。即ち、第一の検出ギヤ3及び第二の検出ギヤ4は、バネ12の付勢力によってメインギヤ2に押圧付勢されるとともに、押さえ板13によってバネ12の付勢力を一定に保つことができる。
As described above, in the present embodiment, the biasing means for pressing the
さらに、磁気式角度センサ7と8は、ケース9に装着された対向する磁石5と6とともにメインギヤ2方向へ移動するため、磁石5と磁気式角度センサ7、及び磁石6と磁気式角度センサ8の各々の中心位置がずれることを防止できる。その結果、メインギヤ2と第一の検出ギヤ3のバックラッシュを抑制できるとともに、誤差がなく高精度な回転角度の検出が可能となる。
Further, since the
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
上記実施形態では、センサハウジングに取付けた押さえ板とケースとの間に設けた押付けバネによってケースをメインギヤ方向へ押圧する構成について説明したが、センサハウジングとケースとの間に引っ張りバネ等よりなる弾性体を張架し、ケースをメインギヤ方向へ引張り付勢した構成としても本発明の実施は可能である。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the configuration in which the case is pressed in the main gear direction by the pressing spring provided between the pressing plate attached to the sensor housing and the case has been described. The present invention can be implemented even when the body is stretched and the case is pulled and biased toward the main gear.
上記実施形態では、メインギヤに第一の検出ギヤを噛合させるとともに、この第一の検出ギヤに第二の検出ギヤを噛合させる構成としたが、1つのメインギヤに対し1つの検出ギヤで構成しても本発明の実施は可能である。また、メインギヤに噛合する2つ以上の検出ギヤで構成されてもよい。 In the above embodiment, the first detection gear is meshed with the main gear and the second detection gear is meshed with the first detection gear. However, it is possible to implement the present invention. Moreover, you may be comprised by two or more detection gears meshing with a main gear.
本実施形態では、車両のステアリングホイールに適用した例を示したが、工作機械等に具体化してもよい。 In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a steering wheel of a vehicle has been shown, but it may be embodied in a machine tool or the like.
本実施形態では、付勢手段としてコイルバネを用いた例を示したが、板バネやトーションバネを用いても機能の実現は可能である。また、バネの代わりにゴム、樹脂等の弾性部材を用いてもよい。 In the present embodiment, an example is shown in which a coil spring is used as the biasing means, but the function can be realized even if a plate spring or a torsion spring is used. Further, an elastic member such as rubber or resin may be used instead of the spring.
1:回転角度検出装置、2:メインギヤ、3:第一の検出ギヤ、4:第二の検出ギヤ、
5,6:磁石、7,8:磁気式角度センサ、9:ケース、10:センサハウジング、
11:シャフト、12:バネ、13:押さえ板、14,15:座グリ穴
1: rotation angle detector, 2: main gear, 3: first detection gear, 4: second detection gear,
5, 6: Magnet, 7, 8: Magnetic angle sensor, 9: Case, 10: Sensor housing,
11: Shaft, 12: Spring, 13: Presser plate, 14, 15: Counterbore hole
Claims (3)
前記メインギヤに連動して回転する検出ギヤと、
前記検出ギヤに設けた被検出部材と、
前記検出ギヤの回転を検出する検出手段と、
前記検出ギヤを回転可能に支持するとともに、前記検出手段を配置するケースと、
前記回転体を挿通するとともに、前記ケースを取付けるセンサハウジングと、を有し、
前記ケースは、前記メインギヤと前記検出ギヤとが連動可能な状態で前記センサハウジングに対し相対移動可能に前記センサハウジングに取付けられ、前記ケースを前記メインギヤ方向へ付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする回転角度検出装置。 A main gear that rotates in conjunction with a rotating body;
A detection gear that rotates in conjunction with the main gear;
A detected member provided on the detection gear;
Detection means for detecting rotation of the detection gear;
A case for rotatably supporting the detection gear and disposing the detection means;
A sensor housing for inserting the rotating body and attaching the case;
The case is attached to the sensor housing so as to be movable relative to the sensor housing in a state where the main gear and the detection gear can be interlocked, and provided with a biasing means for biasing the case in the main gear direction. A rotation angle detection device characterized by the above.
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JP2011067595A JP2012122982A (en) | 2010-11-17 | 2011-03-25 | Rotation angle detecting device and electric power steering device |
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CN109124924A (en) * | 2018-07-13 | 2019-01-04 | 利辛县众善医药科技有限公司 | A kind of infanette |
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