JP3842115B2

JP3842115B2 - 回転角度検出装置及び回転角度検出方法

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Publication number: JP3842115B2
Application number: JP2001367367A
Authority: JP
Inventors: 孝佐藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003166854A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のステアリングのような回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置及び回転角度検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に自動車のステアリングは、中立位置から左右両方向に２回転弱回転し、このような回転体の回転角度を検出する従来の回転角度検出装置としては、図７に示すものがある。この回転角度検出装置５０は、図７に示すように、ステアリングと一体に回転する第１歯車５１と、この第１歯車５１に噛み合う第２歯車５２と、この第２歯車５２に同軸で固定された第３歯車５３と、この第３歯車５３に噛み合う第４歯車５４と、この第４歯車５４に固定され、第４歯車と共に回転するマグネット（図示せず）とこのマグネットの回転角度に応じて被検出位置における磁束密度をリニア変化させる固定子（図示せず）とを有する磁界発生手段５５と、この磁界発生手段５５の被検出位置に配置され、磁界発生手段５５の磁界強度を検出するホール素子（図示せず）とを備えている。
【０００３】
この回転角度検出装置５０によれば、ステアリングの最大角の回転が上述の歯車群によって３６０度以下に減速され、この減速回転に応じて磁界発生手段５５がホール素子に対してリニア変化する磁束密度の磁束を発生し、この磁束密度をホール素子が検出することによりステアリングの回転角度の検出を行っている。従って、ステアリングの回転角度に対してホール素子（図示せず）よりリニアな出力が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の回転角度検出装置５０では、リニア変化する磁束密度を得るために磁界発生手段５５の固定子（図示せず）に軟磁性体を使用するため、磁界発生手段５５の磁化特性にはヒステリシスが発生する。従って、回転方向が変化した場合に、ヒステリシスによって回転角度に応じた所望の磁束密度が発生せず、角度検出に誤差が発生するという問題がある。
【０００５】
又、磁界発生手段５５に発生させる磁束密度の強度と角度が比例関係にあることを利用し、磁束密度の絶対値を基準として角度検出を行っている。従って、長期的な使用等によって磁界発生手段５５内のマグネット（図示せず）の磁力が落ちて磁束密度が低くなると、角度検出に誤差が発生するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、回転方向が変化した場合、及び、長期的な使用等でマグネットの磁力が低下した場合にも検出誤差が発生しない検出回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、固定体に対して正逆両方向に回転する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、前記回転体に連動して回転し、１８０度の回転角度範囲でＮ極とＳ極の２極に着磁されたマグネット体と、このマグネット体の対向位置で、且つ、１８０度の回転角度範囲内に等間隔に配置され、前記マグネット体の磁界強度を検出するＮ個（Ｎ≧３）の磁気センサと、このＮ個の磁気センサの検出出力の絶対値を比較し、絶対値の最小値を示す磁気センサの領域毎に区分けすることにより２Ｎ個の領域に分類し、この２Ｎ個の各領域に対応する前記磁気センサ及び各領域の絶対角度についての領域角度を予め取得し、Ｎ個の前記磁気センサの検出出力の絶対値より最小値を出力する磁気センサを特定し、且つ、この特定した磁気センサの左右に隣接する２つの磁気センサの出力値の大小より領域判定を行い、この領域判定された当該領域の磁気センサの出力値と左右に隣接する２つの磁気センサの出力値との相対比較演算より、当該領域内における領域内角度を算出し、この領域内角度と当該領域までの領域外角度とにより絶対角度を算出したことを特徴とする。
【０００８】
この回転角度検出装置では、着磁されたマグネット体の磁束密度を複数の磁気センサが検出し、この検出出力より絶対角度を算出し、又、複数の磁気センサの出力レベルを相対比較することで絶対角度を検出する。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の回転角度検出装置であって、Ｎ個の前記磁気センサは、５個であることを特徴とする。
【００１０】
この回転角度検出装置では、請求項１の発明の作用に加え、３６０度が１０個の領域に分類され、磁気センサの検出出力のほぼリニアな特性線が得られる範囲を用いて回転角度の算出がなされる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の回転角度検出装置であって、前記した相対比較演算は、左右の隣接する磁気センサの出力値の絶対値の合計をＸ、当該領域の磁気センサの出力をＩＣ_ｎ、領域内角度をθ_１とすると、（ＩＣ_ｎ／Ｘ）×ｂ＝θ_１（但し、ｂは所定の係数）であることを特徴とする。
【００１２】
この回転角度検出装置では、請求項１又は請求項２の発明の作用に加え、比較的簡単な演算式で領域内の回転角度を容易に算出できる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３記載の回転角度検出装置であって、前記マグネット体は、リング形状であり、その円周面に着磁されていることを特徴とする。
【００１４】
この回転角度検出装置では、請求項１〜請求項３の発明と同様の作用が得られる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４記載の回転角度検出装置であって、Ｎ個の前記磁気センサは、リング状の前記マグネット体の内周側に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
この回転角度検出装置では、請求項４の発明の作用に加え、Ｎ個の磁気センサがマグネット体の内部に配置される。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１〜請求項５記載の回転角度検出装置であって、前記マグネット体は、前記固定体に対して３６０度以上の回転角度で両方向に回転する前記回転体を減速機構により３６０度未満に変換されて回転するものであることを特徴とする。
【００１８】
この回転角度検出装置では、請求項１〜請求項５の発明の作用に加え、３６０度以上回転する回転体の回転角度を検出できる。
【００１９】
請求項７の発明は、固定体に対して正逆方向に回転する回転体に連動して回転し１８０度の回転角度範囲でＮ極とＳ極の２極に着磁されたマグネット体と、このグネット体の対向位置で、且つ１８０度の回転角度範囲内に等間隔に配置され前記マグネット体の磁界強度を検出するＮ個（Ｎ≧３）の磁気センサとを備えた回転角度検出装置における回転角度検出方法であって、Ｎ個の磁気センサの検出出力の絶対値を比較し、絶対値の最小値を示す磁気センサの領域毎に区分けすることにより２Ｎ個の領域に分類し、この２Ｎ個の各領域に対応する前記磁気センサ及び各領域の絶対角度についての領域角度を予め取得し、Ｎ個の前記磁気センサの検出出力の絶対値より最小値を出力する磁気センサを特定し、且つ、この特定した磁気センサの左右に隣接する２つの磁気センサの出力値の大小より領域判定を行い、この領域判定された当該領域の磁気センサの出力値と左右に隣接する２つの磁気センサの出力値との相対比較演算により、当該領域内における領域内角度を算出し、この領域内角度と当該領域までの領域外角度とにより絶対角度を算出することを特徴とする。
【００２０】
この回転角度検出装置では、着磁されたマグネット体の磁束密度を複数の磁気センサで検出し、これらの磁気センサの検出出力から絶対角度を算出して、複数の磁気センサの出力レベルを相対的に比較することで絶対角度を検出する。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項７記載の回転角度検出方法であって、前記相対比較演算は、左右の隣接する磁気センサ（ＩＣ_１）〜（ＩＣ_５）の出力値の絶対値の合計をＸとし、当該領域の磁気センサの出力をＩＣ_ｎ、領域内角度をθ_１としたとき、（ＩＣ_ｎ／Ｘ）×ｂ＝θ_１（但し、ｂは所定の係数）であることを特徴とする。
【００２２】
この回転角度検出装置では、請求項７の発明の作用に加え、比較的簡単な演算式で領域内の回転角度を容易に算出することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１〜図６は本発明の一実施形態を示し、図１（ａ）は回転角度検出装置の一部切欠平面図、図１（ｂ）は回転角度検出装置の断面図、図２はマグネット体とこのマグネット体の近接位置に配置されるホール素子の配置状態を示す図、図３はホール素子の出力特性線図、図４はホール素子の出力特性線において直線からのずれ量を示す特性線図、図５は領域３の第１〜第３ホール素子の特性線図、図６は領域３の絶対角度における各ホール素子の出力、Ｘ、θ_１等の値を示す図である。
【００２５】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、回転角度検出装置１は、センサケース２内に収容された減速歯車機構３を有する。この減速歯車機構３は、固定体である車体（図示せず）に対し回転体であるステアリング（図示せず）と一体に回転する第１歯車４と、この第１歯車４に噛み合う第２歯車５と、この第２歯車５に同軸で固定された第３歯車６と、この第３歯車６に噛み合う第４歯車７とから構成されており、ステアリング（図示せず）の回転を約１／４に減速することによってステアリング（図示せず）の最大角の回転を３６０度以下の回転とする。
【００２６】
マグネット体８は、第４歯車７の下面に固定され、第４歯車と共に回転する。マグネット体８の近接下方には回路基板９が配置され、この回路基板９には磁気センサであるホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５が５箇所に固定されている。この各ホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の検出出力は、演算手段１０に導かれており、演算手段１０はホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の検出出力より回転角度を算出する。この演算内容については、後述する。
【００２７】
次に、マグネット体８と５個のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５について説明する。図２に示すように、マグネット体８は、リング状に形成され、Ｎ極とＳ極の２極に平行着磁されている。つまり、１極が１８０度の回転角度範囲に亘って形成され、１８０度対向位置に着磁の境界が設けられている。図２では、リング状のマグネット体８の内周面の着磁方向が矢印で示され、内周面に矢印の先端が向かっている場合がＮ極に、内周面に矢印の根元が向いている場合がＳ極に着磁されていることを示す。ホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５は、マグネット体８の内周面の対向位置で、且つ、１８０度の回転角度範囲内に等間隔（３６度間隔）に配置されており、マグネット体８の磁界強度に応じた電圧を出力する。各ホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の検出出力は、図３に示すように、隣接するホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５に対して３６度の位相差を有するサイン波形を示す。図３では、サイン波形の検出出力を−１〜＋１の大きさに規格化してあり、図３の出力０のポイントがマグネット体８の磁極の境界の検出位置になる。
【００２８】
次に、演算手段１０の演算内容（回転角度検出方法）を説明する。５個のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の検出出力の絶対値を比較し、絶対値の最小値を示すホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の領域毎に区分けする。これにより図３に示すように、１０個の領域に分類され、この１０個の各領域に対応するホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５及び各領域の絶対角度についての角度（領域外角度）を予め取得する。つまり、領域１はホール素子ＩＣ_４が最小値を示し、絶対角度で５４度〜９０度の範囲、領域２はホール素子ＩＣ_３が最小値を示し、絶対角度で９０度〜１２６度の範囲、領域３はホール素子ＩＣ_２が最小値を示し、絶対角度で１２６度〜１６２度の範囲、領域４はホール素子ＩＣ_１が最小値を示し、絶対角度で１６２度〜１９８度の範囲、の如くである。演算手段１０は、この領域データを保持している。
【００２９】
そして、５個のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の検出出力の絶対値を比較してその最小値を出力するホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５を特定する。ここで、同じホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５で２つの領域が存在するため、特定したホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の左右に隣接する２つのホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の出力値の大小よりどちらの領域かを判定する。つまり、Ｎ番目のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の出力をホールＩＣ_ｎとすると、ホールＩＣ_ｎの出力＞ホールＩＣ_ｎ＋１の場合は、領域１〜領域５の間と判定し、ホールＩＣ_ｎの出力＜ホールＩＣ_ｎ＋１の場合は、領域６〜領域１０の間と判定する。但し、ｎ＋１の最大は６であり、ホールＩＣ_６＝ホールＩＣ_１とする。
【００３０】
次に、領域判定された当該領域のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の出力値と左右に隣接する２つのホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の出力値との相対比較演算より、当該領域内における角度（領域内角度）θ_１を算出する。各領域幅は３６度であり、この領域内での角度演算は、次の手順で±１８度の値に直す。
【００３１】
つまり、絶対値の最小値を示すホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の出力をホールＩＣ_ｎとすると、（ホールＩＣ_ｎ−１の絶対値）＋（ホールＩＣ_ｎ＋１の絶対値）＝Ｘを演算し、次に、（ホールＩＣ_ｎ／Ｘ）×ｂ＝θ_１を演算する。
【００３２】
ここで、ｂは係数であり、図６より約６５．１になる。上記式より領域幅３６度の範囲をほぼリニアな±１８度の値に変換できる。ここで、上記演算式について説明する。絶対値の最小値を示すホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の出力は、着磁境界の検出ポイントでゼロであり、このポイントを０度とする±１８度の領域は、図４に示すリニアニティ（直線からのずれ）の特性線で分かるように、サイン波形では元々かなりの直線性を保有している。そして、領域３を例にすると、当該領域で最小値を示すホール素子ＩＣ_２の左右に隣接するホール素子ＩＣ_１，ＩＣ_３の特性線は、図５に示すように、ホールセンサＩＣ_２の特性線に対して所定量だけ±方向にシフトしたものとなり、左右に隣接するホール素子ＩＣ_１，ＩＣ_３の出力値の合計であるＸは、図６に示すように、領域内でほぼ一定値を示す。この一定値は、マグネット体８の磁力に応じて変化するため、（ホールＩＣ_ｎ／Ｘ）の演算によりホール素子ＩＣ_３の各角度における比較値、つまり、マグネット体８の磁力低下の影響を受けない比較値が算出される。例えばマグネット体８の磁力が低下して磁束密度がＹ％になったと仮定すると、Ｘの値がＸ・Ｙとなり、ホールＩＣ_ｎの出力がホールＩＣ_ｎ×Ｙとなり、上記式（ホールＩＣ_ｎ／Ｘ）の演算結果が同じ値（比較値）となる。こような比較値に対し、ホール素子ＩＣ_３の１２６度におけるθ_１の値が１８度になるように係数（ｂ＝６５．１）を掛ければ、マグネット体８の磁力低下の影響を受けない領域内角度θ_１を求めることができる。図６に示すように、領域内角度θ_１の値は、直線からの誤差０．３度未満に抑えられている。
【００３３】
次に、図３に示すように、領域１〜領域４及び領域１０の場合には角度増加に対してＸが減少するため、θ_１＝θ_１×−１とすることで角度増加に対しθ_１も増加するようにする。
【００３４】
次に、当該領域までの領域外角度θ_２を算出する。領域内角度θ_１の基準点（値がゼロのポイント）は、各領域の中間点であるため、この中間点までの角度が領域外角度θ_２となる。領域外角度θ_２は、領域の番号をｍとすると、領域外角度θ_２は、θ_２＝ｍ×３６＋３６の演算により求まる。但し、領域１０の場合にはθ_２＝３６とする。
【００３５】
絶対角θは、領域内角度θ_１と当該領域までの領域外角度θ_２との合計により求まるため、θ＝θ_１＋θ_２の式より算出する。
【００３６】
以上により、３６０度内の絶対角θが演算され、このθを歯車減速機構３の減速比を考慮してステアリング（図示せず）の絶対舵角を求めることができる。
【００３７】
この回転角度検出装置１では、着磁されたマグネット体８の磁束密度を５個のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５が検出し、この検出出力より絶対角度を算出するため、回転方向が変化した場合にヒステリシスによる検出誤差が発生しない。つまり、従来例では軟磁性体の発生する磁束密度を検出していたため、ヒステリシスによる悪影響を受けたが、本発明では軟磁性体を使用しないため、ヒステリシスにより悪影響を受けることなく角度検出できる。又、５個のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の出力レベルを相対比較することで絶対角度を検出するため、長期的な使用等でマグネット体８の磁力が低下した場合にも検出誤差が発生しない。つまり、従来例ではマグネット体の磁束密度の強度と角度とが比例関係にあることを利用し、検出出力の絶対値を基準に回転角度を検出していたため、マグネット体の磁力低下による検出誤差があったが、本発明ではマグネット体８の磁束密度の強度と角度とが比例関係にあることは利用しているが、複数のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の出力レベルを相対比較することで絶対角度を検出するため、マグネット体８の磁力低下による検出誤差が発生しない。
【００３８】
この実施形態では、磁気センサであるホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５は、その個数をＮとすると、Ｎが５個であるので、３６０度が１０個の領域に分類され、ホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の検出出力のほぼリニアな特性線が得られる範囲を用いて回転角度の算出がなされるため、回転角度が高精度に検出できる。又、ホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の個数は３以上（Ｎ≧３）であれば良いが、ホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の個数は多ければ多いほど精度上好ましい。つまり、ホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の個数が多いと、ホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の検出出力の内で更にリニアな特性線が得られる範囲を用いて回転角度の算出がなされるため、検出精度が向上する。又、この実施形態では、磁気センサとしてホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５を用いたが、マグネット体８からの磁界強度を検出するものであれば良く、例えば磁界強度を抵抗値に変換する素子を用いても良い。
【００３９】
この実施形態では、演算処理回路（図示せず）による相対比較演算は、左右の隣接するホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の出力値の絶対値の合計をＸ、当該領域のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５の出力をＩＣ_ｎ、領域内角度をθ_１とすると、（ＩＣ_ｎ／Ｘ）×ｂ＝θ_１（但し、ｂは所定の係数）の式より演算したので、比較的簡単な演算式で領域内の回転角度を容易に算出できる。
【００４０】
この実施形態では、マグネット体８はリング形状であり、その円周面に着磁されているが、マグネット体８の形状及び着磁面はこれに限定されるものではなく、マグネット体８を円筒状とし、その円筒面に着磁したものでも良く、マグネット体８をディスク状とし、その平坦面に着磁したものでも良いことはもちろんである。
【００４１】
この実施形態では、５個のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５は、リング状のマグネット体８の内周側に配置されているので、５個のホール素子ＩＣ_１〜ＩＣ_５がマグネット体８の内部に配置されるため、装置のコンパクト化になる。
【００４２】
この実施形態では、マグネット体８は、固定体である車体に対して３６０度以上の回転角度で両方向に回転するステアリング（図示せず）をギア減速機構３により３６０度未満に変換されて回転するものであるので、３６０度以上回転する回転体であるステアリング（図示せず）の回転角度を検出できる。つまり、この実施形態では、ステアリング（図示せず）の絶対舵角検出装置として説明したが、本発明はこれに限定するものではなく３６０度の絶対角を検出する回転角検出装置としても利用できることはもちろんである。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、着磁されたマグネット体の磁束密度を複数の磁気センサが検出し、この検出出力より演算手段が絶対角度を算出するため、回転方向が変化した場合にヒステリシスによる検出誤差が発生しない。すなわち、従来例では軟磁性体の発生する磁束密度を検出していたため、ヒステリシスによる悪影響を受けたが、本発明では軟磁性体を使用しないため、ヒステリシスにより悪影響を受けることなく角度検出できる。又、複数の磁気センサの出力レベルを相対比較することで絶対角度を検出するため、長期的な使用等でマグネット体の磁力が低下した場合にも検出誤差が発生しない。つまり、従来例ではマグネット体の磁束密度の強度と角度とが比例関係にあることを利用し、検出出力の絶対値を基準に回転角度を検出していたため、マグネット体の磁力低下による検出誤差があったが、本発明ではマグネット体の磁束密度の強度と角度とが比例関係にあることは利用するが、複数の磁気センサの出力レベルを相対比較することで絶対角度を検出するため、マグネット体の磁力低下による検出誤差が発生しない。
【００４４】
請求項２の発明によれば、請求項１記載の回転角度検出装置であって、Ｎ個の磁気センサは、５個であるので、請求項１の発明の効果に加え、３６０度が１０個の領域に分類され、磁気センサの検出出力の内でほぼリニアな特性線が得られる範囲を用いて回転角度の算出がなされるため、高精度に回転角度が検出できる。
【００４５】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の回転角度検出装置であって、前記した相対比較演算は、左右の隣接する磁気センサの出力値の絶対値の合計をＸ、当該領域の磁気センサの出力をＩＣ_ｎ、領域内角度をθ_１とすると、（ＩＣ_ｎ／Ｘ）×ｂ＝θ_１（但し、ｂは所定の係数）であるので、請求項１又は請求項２の発明の効果に加え、割りと簡単な演算式で領域内の回転角度を算出できる。
【００４６】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３記載の回転角度検出装置であって、マグネット体は、リング形状であり、その円周面に着磁されているので、請求項１〜請求項３の発明と同様の効果が得られる。
【００４７】
請求項５の発明によれば、請求項４記載の回転角度検出装置であって、Ｎ個の磁気センサは、リング状のマグネット体の内周側に配置されているので、請求項４の発明の効果に加え、Ｎ個の磁気センサがマグネット体の内部に配置されるため、装置をコンパクトできる。
【００４８】
請求項６の発明によれば、請求項１〜請求項５記載の回転角度検出装置であって、マグネット体は、固定体に対して３６０度以上の回転角度で両方向に回転する回転体を減速機構により３６０度未満に変換されて回転するものであるので、３６０度以上回転する回転体の回転角度を検出できる。
【００４９】
請求項７の発明によれば、マグネット体の磁束密度を複数の磁気センサが検出し、この検出出力より絶対角度を算出するため、回転方向が変化した場合にヒステリシスによる検出誤差が発生しない。すなわち、本発明では軟磁性体を使用しないため、ヒステリシスにより悪影響を受けることなく角度検出できる。
【００５０】
また、複数の磁気センサの出力レベルを相対比較することで絶対角度を検出するため、長期的な使用等でマグネット体の磁力が低下した場合にも検出誤差が発生しない。すなわち、マグネット体の磁束密度の強度と角度とが比例関係にあることを利用し、検出出力の絶対値を基準に回転角度を検出すると、マグネット体の磁力低下による検出誤差が生じるが、本発明ではマグネット体の磁束密度の強度と角度とが比例関係にあることを利用するが、複数の磁気センサの出力レベルを相対比較することで絶対角度を検出するため、マグネット体の磁力低下による検出誤差が発生しない。
【００５１】
請求項８の発明によれば、請求項７の発明の効果に加え、比較的簡単な演算式で領域内の回転角度を容易に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、（ａ）は回転角度検出装置の一部切欠平面図、（ｂ）は回転角度検出装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、マグネット体とこのマグネット体の近接位置に配置されるホール素子の配置状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、ホール素子の出力特性線図である。
【図４】本発明の一実施形態を示し、ホール素子の出力特性線において直線からのずれ量を示す特性線図である。
【図５】本発明の一実施形態を示し、領域３の第１〜第３ホール素子の特性線図である。
【図６】本発明の一実施形態を示し、領域３の絶対角度における各ホール素子の出力、Ｘ、θ_１等の値を示す図である。
【図７】従来例の回転角度検出装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１回転角度検出装置
３ギア減速機構（減速機構）
８マグネット体
１０演算手段
ＩＣ_１〜ＩＣ_５ホール素子（磁気センサ）

Claims

固定体に対して正逆両方向に回転する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、
前記回転体に連動して回転し、１８０度の回転角度範囲でＮ極とＳ極の２極に着磁されたマグネット体と、
このマグネット体の対向位置で、且つ、１８０度の回転角度範囲内に等間隔に配置され、前記マグネット体の磁界強度を検出するＮ個（Ｎ≧３）の磁気センサと、
これらの磁気センサの検出出力から前記回転体の絶対回転角度を算出する演算手段とを備え、
前記演算手段は、Ｎ個の磁気センサの検出出力の絶対値を比較し、絶対値の最小値を示す磁気センサの領域毎に区分けすることにより２Ｎ個の領域に分類し、この２Ｎ個の各領域に対応する前記磁気センサ及び各領域の絶対角度についての領域角度を予め取得し、
Ｎ個の前記磁気センサの検出出力の絶対値より最小値を出力する磁気センサを特定し、且つ、この特定した磁気センサの左右に隣接する２つの磁気センサの出力値の大小より領域判定を行い、
この領域判定された当該領域の磁気センサの出力値と左右に隣接する２つの磁気センサの出力値との相対比較演算より、当該領域内における領域内角度を算出し、
この領域内角度と当該領域までの領域外角度とにより絶対角度を算出することを特徴とする回転角度検出装置。
請求項１記載の回転角度検出装置であって、
Ｎ個の前記磁気センサは、５個であることを特徴とする回転角度検出装置。
請求項１又は請求項２記載の回転角度検出装置であって、
前記した相対比較演算は、左右の隣接する磁気センサの出力値の絶対値の合計をＸ、当該領域の磁気センサの出力をＩＣ_ｎ、領域内角度をθ_１とすると、（ＩＣ_ｎ／Ｘ）×ｂ＝θ_１（但し、ｂは所定の係数）であることを特徴とする回転角度検出装置。
請求項１〜請求項３記載の回転角度検出装置であって、
前記マグネット体は、リング形状であり、その円周面に着磁されていることを特徴とする回転角度検出装置。
請求項４記載の回転角度検出装置であって、
Ｎ個の前記磁気センサは、リング状の前記マグネット体の内周側に配置されていることを特徴とする回転角度検出装置。
請求項１〜請求項５記載の回転角度検出装置であって、
前記マグネット体は、前記固定体に対して３６０度以上の回転角度で両方向に回転する前記回転体を減速機構により３６０度未満に変換されて回転するものであることを特徴とする回転角度検出装置。
固定体に対して正逆方向に回転する回転体に連動して回転し１８０度の回転角度範囲でＮ極とＳ極の２極に着磁されたマグネット体と、このグネット体の対向位置で、且つ１８０度の回転角度範囲内に等間隔に配置され前記マグネット体の磁界強度を検出するＮ個（Ｎ≧３）の磁気センサとを備えた回転角度検出装置における回転角度検出方法であって、
Ｎ個の磁気センサの検出出力の絶対値を比較し、絶対値の最小値を示す磁気センサの領域毎に区分けすることにより２Ｎ個の領域に分類し、この２Ｎ個の各領域に対応する前記磁気センサ及び各領域の絶対角度についての領域角度を予め取得し、
Ｎ個の前記磁気センサの検出出力の絶対値より最小値を出力する磁気センサを特定し、且つ、この特定した磁気センサの左右に隣接する２つの磁気センサの出力値の大小より領域判定を行い、
この領域判定された当該領域の磁気センサの出力値と左右に隣接する２つの磁気センサの出力値との相対比較演算により、当該領域内における領域内角度を算出し、
この領域内角度と当該領域までの領域外角度とにより絶対角度を算出することを特徴とする回転角度検出方法。
請求項７記載の回転角度検出方法であって、前記相対比較演算は、左右の隣接する磁気センサの出力値の絶対値の合計をＸとし、当該領域の磁気センサの出力をＩＣ_ｎ、領域内角度をθ_１としたとき、（ＩＣ_ｎ／Ｘ）×ｂ＝θ_１（但し、ｂは所定の係数）であることを特徴とする回転角度検出方法。