JP2021189041A - Rotation angle detector - Google Patents
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Description
本発明は、回転体の回転角度を検出する装置に関連する。 The present invention relates to a device for detecting the rotation angle of a rotating body.
特許文献1は、回転角度検出装置の一例として、車両の操舵に伴うステアリングシャフトの回転角度を検出するセンサを開示している。当該センサは、ステアリングシャフトに結合されたメインギアと、当該メインギアと噛合しているサブギアとを備えている。サブギアには磁石が取り付けられている。サブギアの回転に伴う磁界の向きの変化が磁気センサに検出されることにより、ステアリングシャフトの回転角度が特定される。 Patent Document 1 discloses, as an example of a rotation angle detecting device, a sensor that detects the rotation angle of a steering shaft accompanying steering of a vehicle. The sensor includes a main gear coupled to the steering shaft and a sub gear that meshes with the main gear. A magnet is attached to the sub gear. The rotation angle of the steering shaft is specified by detecting the change in the direction of the magnetic field with the rotation of the sub gear by the magnetic sensor.
本発明の目的は、回転角度検出装置の検出精度の低下を抑制することである。 An object of the present invention is to suppress a decrease in detection accuracy of the rotation angle detecting device.
上記の目的を達成するための一態様は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、
前記回転体の回転方向に沿って配列されており、前記回転体の回転に伴って当該回転方向へ変位する複数の導電体と、
前記複数の導電体の各々に流れる渦電流により変化する物理量に対応する第一検出信号を出力する第一検出部と、
を備えている。
One aspect for achieving the above object is a rotation angle detecting device for detecting the rotation angle of a rotating body.
A plurality of conductors arranged along the rotation direction of the rotating body and displaced in the rotation direction with the rotation of the rotating body, and
A first detection unit that outputs a first detection signal corresponding to a physical quantity that changes due to an eddy current flowing through each of the plurality of conductors.
It is equipped with.
特許文献1に記載された構成においては、メインギアと噛合するサブギアの回転量の特定を通じてステアリングシャフトの回転角度が検出されている。このような構成においては、メインギアとサブギアの間のバックラッシに起因して検出誤差が発生しうる。他方、上記のような構成によれば、回転体の回転に伴って当該回転方向に変位する複数の導電体に流れる渦電流によって変化する物理量が直接的に検出されるので、検出誤差の発生が抑制される。加えて、導電体が複数設けられることによって各導電体に割り当てられる検出角度範囲が360°未満とされるので、検出誤差の発生がさらに抑制される。したがって、舵角検出装置の検出精度の低下を抑制できる。 In the configuration described in Patent Document 1, the rotation angle of the steering shaft is detected by specifying the rotation amount of the sub gear that meshes with the main gear. In such a configuration, a detection error may occur due to the backlash between the main gear and the sub gear. On the other hand, according to the above configuration, the physical quantity changed by the eddy current flowing through the plurality of conductors displaced in the rotation direction with the rotation of the rotating body is directly detected, so that a detection error occurs. It is suppressed. In addition, since the detection angle range assigned to each conductor is set to less than 360 ° by providing a plurality of conductors, the occurrence of detection error is further suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the steering angle detecting device.
添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。以下の説明に用いられる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。 An example of the embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In each drawing used in the following description, the scale is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
図1は、一実施形態に係る舵角検出装置10の構成を例示している。図2に例示されるように、舵角検出装置10は、移動体の操舵に使用されるステアリングシャフト20に装着される。ステアリングシャフト20は、ステアリングホイールなどの操舵部材に接続される。操舵部材を通じて操舵力が入力されると、ステアリングシャフト20は、回転軸Aを中心として回転する。舵角検出装置10は、操舵に伴うステアリングシャフト20の回転角度を検出するように構成されている。舵角検出装置10は、回転角度検出装置の一例である。ステアリングシャフト20は、回転部材の一例である。
FIG. 1 illustrates the configuration of the steering
舵角検出装置10は、第一支持体11を備えている。第一支持体11は、樹脂などの電気絶縁性を有する材料により形成されている。第一支持体11は、貫通穴11aを有している。第一支持体11は、ステアリングシャフト20に対して相対回転不能に結合される。このとき、ステアリングシャフト20の一部は、貫通穴11a内に配置される。
The steering
舵角検出装置10は、第二支持体12を備えている。第二支持体12は、樹脂などの電気絶縁性を有する材料により形成されている。第二支持体12は、貫通穴12aを有している。第二支持体12は、ステアリングシャフト20が回転可能に貫通穴12a内を延びるように配置される。
The steering
舵角検出装置10は、第一導電部13を備えている。第一導電部13は、金属などの導電性を有する材料により形成されている。第一導電部13は、第一支持体11に支持されている。第一導電部13は、複数の被検出部13aを有している。本例においては、複数の被検出部13aの数は、八個である。複数の被検出部13aは、第一支持体11の貫通穴11aの径方向外側において、貫通穴11aの周方向に沿って配列されている。複数の被検出部13aの各々は、当該径方向に延びている。
The steering
舵角検出装置10は、第二導電部14を備えている。第二導電部14は、金属などの導電性を有する材料により形成されている。第二導電部14は、第二支持体12に支持されている。第二導電部14は、第二支持体12の貫通穴12aの径方向外側に配置されている。
The steering
舵角検出装置10がステアリングシャフト20に装着された状態において、第一支持体11に支持された第一導電部13と第二支持体12に支持された第二導電部14は、対向するように配置される。
When the steering
第二導電部14は、励磁信号が供給されつつ励磁される励磁コイルと、ステアリングシャフト20の回転角度の分解能を規定する数の閉ループが設定された検出コイルとを含んでいる。励磁コイルが励磁されているとき、励磁コイルとの電磁誘導によって第一導電部13の被検出部13aに流れる渦電流の大きさに由来する誘導起電力が、検出コイルに発生する。ステアリングシャフト20とともに第一支持体11が回転すると、第一導電部13の被検出部13aが対向する閉ループを有する検出コイルにおいては、誘導起電力が変化する。また、第一導電部13の被検出部13aが対向する閉ループを有する検出コイルにおいては、被検出部13aに磁束が吸収されることによって当該閉ループを通過する磁束の量が減少する。
The second
したがって、検出コイルの閉ループごとに第一支持体11の回転角度が関連付けられていれば、誘電起電力または通過磁束量が変化した閉ループに関連付けられた回転角度を特定することによって、ステアリングシャフト20の回転角度を検出できる。本例においては、八個の被検出部13aがステアリングシャフト20の回転方向に沿って等間隔に配置されているので、0°〜45°の範囲でステアリングシャフト20の回転角度を検出できる。
Therefore, if the rotation angle of the
舵角検出装置10は、第一検出部15を備えている。第一検出部15は、第二導電部14の励磁コイルに上記の励磁信号を供給する回路と、第二導電部14の検出コイルに生じる誘導起電力または通過磁束量の変化を検出する回路を備えている。これらの回路は、第二支持体12に支持されている。第一検出部15は、誘導起電力または通過磁束量の変化に対応する第一検出信号S1を出力するように構成されている。誘導起電力または通過磁束量は、物理量の一例である。
The rudder
特許文献1に記載された構成においては、第一支持体11に対応するメインギアと噛合するサブギアの回転量の特定を通じてステアリングシャフトの回転角度が検出されている。このような構成においては、メインギアとサブギアの間のバックラッシに起因して検出誤差が発生しうる。他方、上記のような構成によれば、ステアリングシャフト20の回転に伴って当該回転の方向に変位する第一導電部13の被検出部13aに流れる渦電流によって変化する物理量が直接的に検出されるので、検出誤差の発生が抑制される。加えて、複数の被検出部13aが設けられることによって各被検出部13aに割り当てられる検出角度範囲が360°未満とされるので、検出誤差の発生がさらに抑制される。したがって、舵角検出装置10の検出精度の低下を抑制できる。
In the configuration described in Patent Document 1, the rotation angle of the steering shaft is detected by specifying the rotation amount of the sub gear that meshes with the main gear corresponding to the
図1に例示されるように、第一導電部13は、環状部13bを有している。環状部13bは、貫通穴11aの周方向に沿って延びている。すなわち、環状部13bは、ステアリングシャフト20の回転方向に沿って延びている。複数の被検出部13aの貫通穴11aに近い側の端部同士は、環状部13bによって接続されている。
As illustrated in FIG. 1, the first
このような構成によれば、第二導電部14による電磁誘導の作用をうける面積が広がるので、被検出部13aに流れる渦電流を大きくできる。これにより、第二導電部14の検出コイルに生じる誘導起電力または通過磁束量の変化を大きくできるので、第一検出部15の検出精度の低下を抑制できる。しかしながら、環状部13bは省略されてもよい。
According to such a configuration, since the area affected by the electromagnetic induction by the second
図1に例示されるように、舵角検出装置10は、サブギア16を備えうる。この場合、第一支持体11の外周部には、サブギア16と噛合する複数の歯11bが形成される。サブギア16に形成された複数の歯16aの数は、第一支持体11に形成された複数の歯11bの数よりも少ない。第一支持体11は第一ギアの一例である。サブギア16は、第二ギアの一例である。複数の歯11bは、複数の第一の歯の一例である。複数の歯16aは、複数の第二の歯の一例である。
As illustrated in FIG. 1, the rudder
舵角検出装置10は、第二検出部17をさらに備えうる。第二検出部17は、第二支持体12に支持されている。第二検出部17は、サブギア16の回転量に対応する第二検出信号S2を出力するように構成されている。本例においては、第二検出部17は、磁気抵抗素子を含んでいる。他方、サブギア16には磁石16bが装着されている。サブギア16の回転に応じて磁石16bから発生する磁場の方向が変化する。当該変化に応じて磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。第二検出信号S2は、当該抵抗値に対応している。
The steering
前述のように、第一導電部13は複数の被検出部13aを有しているので、角度検出誤差の発生は抑制される一方で、第一検出部15から出力される第一検出信号S1に基づいて検出可能な角度範囲は360°未満に限定される(本例においては45°)。しかしながら、第二検出信号S2に基づいて特定されるサブギア16の回転量を組み合わせることによって、45°を超える任意の角度を検出できる。したがって、複数の被検出部13aを有する第一導電部13を用いて角度検出誤差の発生を抑制しつつ、検出可能な角度範囲を広げることができる。
As described above, since the first
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。 The above embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the present invention. The configuration according to the above embodiment may be appropriately changed or improved without departing from the spirit of the present invention.
上記の実施形態においては、サブギア16の回転量が磁気的に検出されている。この場合、第二検出部17の構成を簡素化しやすい。しかしながら、サブギア16の回転量が光学的あるいは機械的に検出されるように第二検出部17を構成してもよい。
In the above embodiment, the amount of rotation of the
上記の実施形態においては、ステアリングシャフト20の回転角度を特定するために舵角検出装置10が使用されている。しかしながら、本発明に係る回転角度検出装置は、回転の検出が必要とされる適宜の部材に対して適用可能である。
In the above embodiment, the steering
その場合、第一導電部13に含まれる複数の被検出部13aの数は、検出される回転体の回転角度の範囲に応じて適宜に定められる。上記の実施形態においては、複数の被検出部13aは、回転体の回転方向に沿って等間隔に配列されている。このような構成によれば、特にサブギア16の回転量との組合せで回転体の回転角度が特定される場合において角度管理が容易になる。しかしながら、検出される回転体の角度範囲によっては、複数の被検出部13aの配列間隔は、必ずしも等間隔であることを要しない。
In that case, the number of the plurality of detected
10:舵角検出装置、11:第一支持体、11b:複数の歯、13a:被検出部、15:第一検出部、16:サブギア、16a:複数の歯、17:第二検出部、20:ステアリングシャフト、S1:第一検出信号、S2:第二検出信号 10: Steering angle detection device, 11: First support, 11b: Multiple teeth, 13a: Detected part, 15: First detection part, 16: Sub gear, 16a: Multiple teeth, 17: Second detection part, 20: Steering shaft, S1: First detection signal, S2: Second detection signal
Claims (5)
前記回転体の回転方向に沿って配列されており、前記回転体の回転に伴って当該回転方向へ変位する複数の導電体と、
前記複数の導電体の各々に流れる渦電流により変化する物理量に対応する第一検出信号を出力する第一検出部と、
を備えている、
回転角度検出装置。 A rotation angle detection device that detects the rotation angle of a rotating body.
A plurality of conductors arranged along the rotation direction of the rotating body and displaced in the rotation direction with the rotation of the rotating body, and
A first detection unit that outputs a first detection signal corresponding to a physical quantity that changes due to an eddy current flowing through each of the plurality of conductors.
Is equipped with
Rotation angle detector.
前記第一ギアに噛合しており、前記第一の歯よりも少ない複数の第二の歯を有している第二ギアと、
前記第二ギアの回転量に対応する第二検出信号を出力する第二検出部と、
を備えている、
請求項1に記載の回転角度検出装置。 A first gear that supports the plurality of conductors and has a plurality of first teeth,
A second gear that meshes with the first gear and has a plurality of second teeth that are less than the first tooth.
A second detection unit that outputs a second detection signal corresponding to the rotation amount of the second gear, and
Is equipped with
The rotation angle detecting device according to claim 1.
請求項2に記載の回転角度検出装置。 The second detection unit magnetically detects the amount of rotation of the second gear.
The rotation angle detecting device according to claim 2.
請求項1から3のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。 The plurality of conductors are arranged at equal intervals along the rotation direction.
The rotation angle detecting device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか一項に記載の回転角度検出装置。 The plurality of conductors are connected to each other by the conductor extending in the rotational direction.
The rotation angle detecting device according to any one of claims 1 to 4.
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