JP5053150B2 - 回転角度検出方法及び回転角度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は回転体の回転角度を磁束密度に基づいて検出する回転角度検出方法に関するものであり、詳細には磁束密度の検出値の補正に関するものである。

従来から、回転体と一体的に回転する磁石の磁束密度を検出することで回転角度を測定する構成の回転角度検出装置が知られている。この種の回転角度検出装置を開示するものとして、例えば特許文献１及び特許文献２がある。

特許文献１及び特許文献２は、自動車のステアリングシャフトの回転角度を検出する回転角度検出装置を開示する。この２つの文献の回転角度検出装置は、ともに、主回転体に取り付けられる磁石と、主回転体に対して所定の回転比で回転する副回転体に取り付けられる磁石と、を備え、これら磁石のそれぞれの磁束密度の変化を検出することによって回転体の回転角度を演算して検出するように構成されている。
特開２００７−３３３５２０号公報 特開２００８−２６１７４号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２の構成の場合、副回転体側の磁石の磁場が主回転体側の磁束密度の検出値に影響を及ぼす結果、検出される回転角度に大きな誤差が生じることがあった。

このような副回転体側の磁石による磁場の影響を防ぐ対策としては、副回転体側の磁石を覆うように磁気シールドを取り付けること等が考えられる。しかしながら、この構成でも磁束密度による影響を完全に排除することは難しかった。また、磁気シールドを新たに加えると構成が複雑化し、製造コストの上昇に繋がってしまう。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、副回転体側の磁石の磁場による誤差を検出値から取り除いて、主回転体の回転角度を正確に測定することができる回転角度検出方法及び回転角度検出装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下のステップを含む、回転体の回転角度を検出する回転角度検出方法が提供される。即ち、第１ステップでは、前記回転体と一体的に回転可能な第１磁石の周囲の磁束密度を検出する。第２ステップでは、前記回転体と所定の回転比で連動して回転可能な第２磁石の周囲の磁束密度を検出する。第３ステップでは、前記第２ステップで検出した検出値に基づいて、前記第２磁石によって生じる前記第１ステップの検出値の誤差を補正する。第４ステップでは、前記第２ステップで検出した検出値と、前記第３ステップで補正した検出値と、に基づいて前記回転体の回転角度を算出する。

なお、前記「第１ステップ」等のように付けられている番号は、単に各ステップを特定するためのものであり、各ステップが行われる順序を限定する意味ではない。従って、例えば第２ステップの後に第１ステップを行う場合も本発明に含まれる。

これにより、磁束密度の変化の角度周期を第１磁石と第２磁石とで異ならせるように前記回転比を設定することで、回転体の検出角度範囲を広く確保することができる。また、第２磁石の磁束密度の影響を第１ステップの検出値から取り除いた上で第４ステップで回転体の回転角度を算出するので、正確な回転角度を得ることができる。

本発明の第２の観点によれば、以下の構成の、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置が提供される。即ち、回転角度検出装置は、第１磁石と、第１磁気検出部と、第２磁石と、第２磁気検出部と、演算部と、を備える。前記第１磁石は、前記回転体と一体的に回転する。前記第１磁気検出部は、前記第１磁石の周囲の磁束密度を検出する。前記第２磁石は、前記回転体と所定の回転比で連動して回転する。前記第２磁気検出部は、前記第２磁石の周囲の磁束密度を検出する。前記演算部は、前記第２磁気検出部が検出した検出値に基づいて、前記第１磁気検出部が検出した検出値を補正する。また、前記演算部は、この補正した検出値と、前記第２磁気検出部が検出した前記検出値と、に基づいて前記回転体の回転角度を演算する。

これにより、磁束密度の変化の角度周期を第１磁石と第２磁石とで異ならせるように前記回転比を設定することで、検出可能な回転体の角度範囲を広く確保することができる。また、第２磁石の磁束密度が第１磁気検出部の検出値に影響しても、第２磁気検出部の検出値に基づいて補正されるので、回転体の回転角度を誤差なく正確に測定することができる。

前記の回転角度検出装置においては、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記第１磁気検出部は一対の第１磁気検出素子を有し、前記第２磁気検出部は一対の第２磁気検出素子を有する。前記演算部は、一対の前記第１磁気検出素子のうち少なくとも、前記第２磁石側に配置される第１磁気検出素子である補正対象素子の検出値を補正する。

これにより、対で構成される磁気検出素子によって、第１磁石及び第２磁石の回転角度を正確に求めることができる。また、第２磁石の磁場の影響を強く受ける前記補正対象素子の検出値を補正することで、回転体の回転角度の検出誤差を効果的に抑制することができる。

前記の回転角度検出装置においては、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記演算部は、前記第２磁気検出部の検出値に基づいて第２磁石の回転角度を求める。そして前記演算部は、この第２磁石の回転角度に一定の角度を加算又は減算することで得られた角度と、前記補正対象素子と前記第２磁石との間の距離と、を少なくとも考慮して前記補正を行う。

これにより、第１磁気検出部の検出値から第２磁石による影響を確実に取り除き、回転体の回転角度を正確に得ることができる。

前記の回転角度検出装置においては、前記補正対象素子は、前記第２磁気検出素子のうち少なくとも一方と、前記第２磁石の回転中心を基準にして９０度の整数倍の位相差を有するように配置されることが好ましい。

これにより、三角関数の加法定理が簡単になる特別な場合を利用できるので、第２磁気検出素子の検出値をそのまま利用する等して補正量を容易に算出でき、演算部への負担を抑えることができる。

前記の回転角度検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、一対の前記第２磁気検出素子のうち一方は、前記第２磁石を挟んで前記補正対象素子と対向する位置に配置される。前記第２磁気検出素子の当該一方と、前記補正対象素子と、を結ぶ直線上又はその近傍に前記第２磁石の回転中心が配置される。

これにより、第１磁石の影響の少ない位置に第２磁気検出素子を配置することができる。また、補正対象素子と第２磁気検出素子の当該一方との位相差が１８０度となるので、三角関数の加法定理が簡単になる特別な場合を利用できる。従って、例えば第２磁気検出素子の検出値をそのまま利用すること等により、位相をずらす計算を行うことなく容易に補正量を演算することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る回転角度検出装置１０を概略的に示した断面図である。

図１に示す本実施形態の回転角度検出装置１０は、自動車のステアリングシャフト（回転体）１の回転角度を検出するためのものである。この回転角度検出装置１０はケーシング１１を備え、このケーシング１１の中心部に形成される孔に前記ステアリングシャフト１が差し込まれるようにして配置されている。

図１に示すように、回転角度検出装置１０は、前記ステアリングシャフト１と一体的に回転するリング磁石（第１磁石）２１と、リング磁石２１の磁束密度を検出するための第１磁気検出部２２と、を備える。

前記ステアリングシャフト１には主歯車３１が固定されており、この主歯車３１は、前記ケーシング１１に回転可能に支持される従動歯車３２と噛み合っている。また、前記従動歯車３２には円板磁石（第２磁石）４１が固定されている。

この主歯車３１及び従動歯車３２により、ステアリングシャフト１と円板磁石４１とを、両歯車のギア比で規定される所定の回転比で連動させて回転させることができる。

リング磁石２１はステアリングシャフト１に取り付けられており、このリング磁石２１によってステアリングシャフト１近傍に磁場が発生している。リング磁石２１は４極構成となっており、Ｓ極とＮ極が９０度ごとに交互に配置されている。このリング磁石２１が回転することによって、ステアリングシャフト１近傍の磁束密度が変化する。

円板磁石４１は前記従動歯車３２に取り付けられており、この円板磁石４１によって円板磁石４１近傍に磁場が発生している。円板磁石４１は２極構成となっており、Ｓ極とＮ極が１８０度ごとに配置されている。この円板磁石４１が回転することによって、円板磁石４１近傍の磁束密度が変化する。

回転角度検出装置１０は、前記円板磁石４１の磁束密度を検出するための第２磁気検出部４２を備える。この第２磁気検出部４２は円板磁石４１の近傍に配置されている。

また、回転角度検出装置１０は、前記第１磁気検出部２２と前記第２磁気検出部４２とが電気的に接続される演算部５０を備えている。この演算部５０によってステアリングシャフト１の回転角度が算出される。

第１磁気検出部２２は、１対のホール素子Ａ１，Ａ２によって構成されている。このホール素子Ａ１，Ａ２は、ステアリングシャフト１の軸線（回転中心）を中心として４５度の角度をなすようにケーシング１１に固定されている。それぞれのホール素子Ａ１，Ａ２は、リング磁石２１に対して小さな間隔をあけて配置されている。

前記ホール素子Ａ１，Ａ２は、検出した磁束密度に応じた電圧を演算部５０に出力する。従って、リング磁石２１が回転すると磁束密度が変化するので、ホール素子Ａ１，Ａ２の出力電圧も変化する。リング磁石２１は上述のとおり４極構成となっているので、ホール素子Ａ１，Ａ２によって検出される電圧は、ステアリングシャフト１が１８０度回転するごとに周期的に変化する。

第２磁気検出部４２は、１対のホール素子Ｂ１，Ｂ２によって構成されている。このホール素子Ｂ１とホール素子Ｂ２とは円板磁石４１の軸線（回転中心）を中心として略９０度の角度をなすようにケーシング１１に固定されている。それぞれのホール素子Ｂ１，Ｂ２は、円板磁石４１に対して小さな間隔をあけて配置されている。

前記ホール素子Ｂ１，Ｂ２は、検出した磁束密度に応じた電圧を演算部５０に出力する。従って、円板磁石４１が回転すると磁束密度が変化するので、ホール素子Ｂ１，Ｂ２の出力電圧も変化する。円板磁石４１は上述のとおり２極構成となっているので、ホール素子Ｂ１，Ｂ２によって検出される電圧は、円板磁石４１が３６０度回転するごとに周期的に変化する。

本実施形態の第１磁気検出部２２を構成する１対のホール素子Ａ１，Ａ２のうち、円板磁石４１に近い側に配置されるホール素子（補正対象素子）Ａ２は、円板磁石４１が形成する磁場の影響を受け易く、これがステアリングシャフト１の検出角度の誤差の原因となる。なお、他側のホール素子Ａ１は円板磁石４１から十分に離れて配置されているので、ホール素子Ａ２と比較して、円板磁石４１の磁束密度は検出値に殆ど影響しない。

演算部５０はマイクロコンピュータ式に構成されており、第１磁気検出部２２及び第２磁気検出部４２の信号に基づいてステアリングシャフト１の回転角度を検出する。上述したようにホール素子Ａ２は円板磁石４１の磁場の影響を強く受け易いが、本実施形態では演算部５０がホール素子Ａ２の検出値を電子的に補正することで、ステアリングシャフト１の回転角度を正確に算出することができる。以下に演算部５０の各部とともに、ホール素子Ａ２の検出値の補正について説明する。

図２を参照して演算部５０について説明する。図２は、演算部５０の電気的構成の一部を示すブロック図である。

図２に示すように、演算部５０は、Ａ／Ｄコンバータ５１と、出力補正部５２と、補正量計算部５３と、角度計算部５４と、を備える。

Ａ／Ｄコンバータ５１は、ホール素子Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ５１によって変換された信号のうち、ホール素子Ａ１からの信号は角度計算部５４に送られ、ホール素子Ａ２からの信号は出力補正部５２を介して角度計算部５４に送られる。また、ホール素子Ｂ１及びホール素子Ｂ２の信号は、補正量計算部５３、出力補正部５２を介して角度計算部５４に送信される。

補正量計算部５３は、第２磁気検出部４２のホール素子Ｂ１，Ｂ２からの出力に基づいて円板磁石４１の回転角度を検出するとともに、ホール素子Ａ２の出力の補正量を計算し、その結果を出力補正部５２に送信する。

出力補正部５２は、補正量計算部５３によって計算された補正量に基づいて、ホール素子Ａ２の出力値を補正する補正処理を行う。補正されたホール素子Ａ２の出力値は、角度計算部５４に送信される。

角度計算部５４は、ホール素子Ａ１の出力値と、出力補正部５２による補正後のホール素子Ａ２の出力値と、に基づいてリング磁石２１の回転角度を計算する。

具体的には、角度計算部５４は適宜の記憶部を備え、この記憶部に、第１磁気検出部２２のホール素子Ａ１，Ａ２の出力電圧の組み合わせと、リング磁石２１の角度とを互いに対応付けたテーブルが記憶されている。角度計算部５４は、このテーブルを参照してリング磁石２１の角度（０度〜１８０度）を算出する。

また、角度計算部５４の記憶部には、第２磁気検出部４２のホール素子Ｂ１，Ｂ２の出力電圧の組み合わせと、円板磁石４１の角度とを互いに対応付けたテーブルが記憶されている。角度計算部５４は、このテーブルを参照して円板磁石４１の角度（０度〜３６０度）を算出する。

そして、上記で得られたリング磁石２１及び円板磁石４１のそれぞれの回転角度に基づいて、ステアリングシャフト１の絶対回転角度（−１１７０度〜１１７０度）を算出する。

以下、具体的に説明する。円板磁石４１の磁束密度（ホール素子Ｂ１，Ｂ２の出力電圧）は上述のとおり３６０度周期で変化するが、主歯車３１と従動歯車３２は所定の回転比で連動しているため、ステアリングシャフト１（リング磁石２１）の角度との関係でも円板磁石４１の磁束密度の周期を考えることができる。例えば、ステアリングシャフト：円板磁石＝２６：４８となるように主歯車３１と従動歯車３２のギア比が設定されていた場合、ホール素子Ｂ１及びホール素子Ｂ２が検出する出力電圧は、ステアリングシャフト１の回転角度において、３６０×２６／４８＝１９５度ごとの周期で変化することになる。

このように、本実施形態では、リング磁石２１は１８０度、円板磁石４１は１９５度というように、磁束密度の変化の角度周期が互いに若干異なるように前記回転比を設定しておく。その上で、リング磁石２１及び円板磁石４１の角度の組合せを調べる構成とすることで、ステアリングシャフト１の検出角度範囲を広く確保することができる。上記の例では、ステアリングシャフト１の回転角度（前記絶対回転角度）の検出可能な角度範囲の大きさは、１８０度と１９５度の最小公倍数である２３４０度となる。

次に図３を参照して、ホール素子Ａ２の出力の補正方法について説明する。図３は、ホール素子Ａ２の検出電圧と他のホール素子Ｂ１，Ｂ２の検出電圧との関係を示したグラフである。ただし、この図３のグラフは、第２磁気検出部４２のホール素子Ｂ１，Ｂ２の検出電圧の変化が−１から１までの範囲となるように、縦軸を適宜置き換えて示してある。

適宜定めた原点角度からの円板磁石４１の回転角度をθとしたとき、図３に示すように、ホール素子Ｂ１の出力電圧はsinθで表すことができる。また、前述したように、円板磁石４１の回転中心を基準としたとき、ホール素子Ｂ１とホール素子Ｂ２との位相差は９０度となるように配置されている。従って、ホール素子Ｂ２の出力電圧はcosθで表すことができる。補正量計算部５３はこの関係を利用して、ホール素子Ｂ１，Ｂ２の電圧の組み合わせから円板磁石４１の回転角度θを求めることができる。

そして、ホール素子Ａ２の検出値に対する円板磁石４１の影響を検討すると、円板磁石４１の回転中心を基準としたときに、当該ホール素子Ａ２はホール素子Ｂ２と位相差φをなす位置に配置されていると考えることができる。従って、ホール素子Ａ２の出力電圧は、前記位相差φを用いて、cos（θ＋φ）に比例すると考えることができる。

ただし、円板磁石４１からみてホール素子Ａ２はホール素子Ｂ１及びホール素子Ｂ２に比べて遠い距離に配置されているため、円板磁石４１による磁束密度の影響は小さくなる。そこで、これらを考慮するための係数である減衰率をα（＜１．０）とすると、ホール素子Ａ２が円板磁石４１の影響を受けることによる検出電圧の誤差Ｅは、Ｅ＝α×cos（θ＋φ）の式で表すことができる。

従って、ホール素子Ａ２の検出電圧から前記の誤差Ｅを差し引く補正を行うことで、円板磁石４１の磁場の影響を排除して、リング磁石２１の磁束密度を正確に計算することができる。これにより、ステアリングシャフト１の回転角度を正確に測定することができる。

なお、上記した誤差Ｅの補正のための計算は、演算部５０が三角関数の演算を直接行うようにすることもできるが、一般的に、三角関数の演算負荷は高い。そこで、演算部５０が有する図略の記憶部（ＲＯＭ）に三角関数の対応表を記憶させておき、補正量の計算の際には前記記憶部を参照する構成とすることもできる。これにより、演算部５０の負荷を抑えることができる。

以上に示すように、本実施形態の回転角度検出装置１０では、以下のステップを含む方法によりステアリングシャフト１の回転角度を検出している。即ち、第１ステップでは、ステアリングシャフト１と一体的に回転可能なリング磁石２１の周囲の磁束密度を検出する。第２ステップでは、ステアリングシャフト１と所定の回転比で連動して回転可能な円板磁石４１の周囲の磁束密度を検出する。第３ステップでは、前記第２ステップで検出した検出値に基づいて、円板磁石４１によって生じる前記第１ステップの検出値の誤差を補正する。第４ステップでは、前記第２ステップで検出した検出値と、前記第３ステップで補正した検出値と、に基づいてステアリングシャフト１の回転角度を算出する。

この方法により、磁束密度の変化の角度周期をリング磁石２１と円板磁石４１とで異ならせるように回転比を設定することで、ステアリングシャフト１の検出角度範囲を広く確保することができる。また、円板磁石４１の磁束密度の影響を第１ステップの検出値から取り除いた上でステアリングシャフト１の回転角度を算出するので、正確な回転角度を得ることができる。

また、本実施形態の回転角度検出装置１０は、リング磁石２１と、第１磁気検出部２２と、円板磁石４１と、第２磁気検出部４２と、演算部５０と、を備える。リング磁石２１は、ステアリングシャフト１と一体的に回転する。第１磁気検出部２２は、リング磁石２１の周囲の磁束密度を検出する。円板磁石４１は、ステアリングシャフト１と所定の回転比で連動して回転する。第２磁気検出部４２は、円板磁石４１の周囲の磁束密度を検出する。演算部５０は、第２磁気検出部４２が検出した検出値に基づいて第１磁気検出部２２が検出した検出値を補正する。また、演算部５０は、この補正した検出値と、第２磁気検出部４２が検出した検出値と、に基づいてステアリングシャフト１の回転角度を演算する。

この構成により、第１磁気検出部２２の検出値に対する円板磁石４１の磁束密度の影響を排除するように、当該第１磁気検出部２２の検出値が第２磁気検出部４２の検出値に基づいて補正される。従って、ステアリングシャフト１の回転角度を誤差なく正確に測定することができる。

また、本実施形態の回転角度検出装置１０において、第１磁気検出部２２は一対のホール素子Ａ１，Ａ２を有し、第２磁気検出部４２は一対のホール素子Ｂ１，Ｂ２を有する。演算部５０は、第１磁気検出部２２の一対のホール素子Ａ１，Ａ２のうち少なくとも、円板磁石４１側に配置されるホール素子Ａ２の検出値を補正する。

この構成により、対で構成されるホール素子Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２によって、リング磁石２１及び円板磁石４１の回転角度をそれぞれ正確に求めることができる。また、第１磁気検出部２２の一対のホール素子Ａ１，Ａ２のうち、円板磁石４１の磁場の影響を強く受けるホール素子Ａ２の検出値を補正することで、ステアリングシャフト１の回転角度の検出誤差を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態の回転角度検出装置１０において、演算部５０は、第２磁気検出部４２の検出値に基づいて円板磁石４１の回転角度θを求める。そして、前記演算部５０は、得られた円板磁石４１の回転角度θに一定の角度（前記の位相差φ）を加算することで得られた角度（θ＋φ）と、ホール素子Ａ２と円板磁石４１との間の距離等を考慮した減衰率αを使用して、前記ホール素子Ａ２の検出値の補正を行っている。

この構成により、第１磁気検出部２２の検出値から円板磁石４１による影響を確実に取り除き、ステアリングシャフト１の回転角度を正確に得ることができる。

次に、図４を参照して上記実施形態の変形例について説明する。なお、変形例において上記実施形態と同一及び類似する構成には、図面に同一の符号を付して説明を省略する場合がある。

図４に示すように、変形例の回転角度検出装置１１０においては、ホール素子Ａ２は、ホール素子Ｂ２と、円板磁石４１の回転中心を基準にして１８０度の位相差を有するように配置される。言い換えれば、ホール素子Ｂ２は、前記円板磁石４１を挟んでホール素子Ａ２と対向するように配置される。そして、当該ホール素子Ｂ２と、前記ホール素子Ａ２と、を結ぶ仮想的な直線を考えた場合に、前記円板磁石４１の回転中心が当該仮想直線上に配置される。なお、ホール素子Ｂ１は、ホール素子Ａ２と、円板磁石４１の回転中心を基準にして９０度の角度をなすように配置される。

この変形例においては、位相差φは前述のとおり１８０度となるので、前述の誤差Ｅの式、Ｅ＝α×cos（θ＋φ）にφ＝１８０度を代入することで、Ｅ＝−α×cosθと表すことができる。即ち、φ＝１８０度であるので、三角関数の加法定理が簡単になる特別な場合を利用でき、計算処理を容易なものとすることができる。

即ち、ホール素子Ｂ２の検出値であるcosθにαを乗じるだけで誤差Ｅを求めることができるので、ホール素子Ａ２の補正量の算出のためにθを求める必要もない。本変形例ではこの点に鑑み、補正量計算部５３ではθを計算する処理を省略して誤差Ｅを直接求めることとしており、これにより処理の簡素化を実現できている。

以上に説明したように、この変形例の回転角度検出装置１０においては、ホール素子Ａ２はホール素子Ｂ２と、円板磁石４１の回転中心を基準にして１８０度の位相差を有するように配置される。

この構成により、三角関数の加法定理が簡単になる特別な場合を利用できるので、例えばホール素子Ｂ２の検出値を利用して補正量を容易に算出することができ、演算部５０への負担を抑えることができる。

また、変形例の回転角度検出装置１０においては、ホール素子Ｂ２は、円板磁石４１を挟んでホール素子Ａ２と対向する位置に配置される。そして、この対向位置に配置されたホール素子Ｂ２と、前記ホール素子Ａ２と、を結ぶ仮想直線上に円板磁石４１の回転中心が位置する。

この構成により、リング磁石２１の磁場の影響の少ない位置にホール素子Ｂ２を配置することができる。また、三角関数の加法定理が簡単になる特別な場合を利用できるので、円板磁石４１の角度を求めて位相をずらす必要もなく、ホール素子Ｂ２の検出値を利用して容易に補正量を演算することができる。

以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の構成は更に以下のように変更することができる。

第１磁気検出部２２の一方のホール素子Ａ２の出力だけを補正する構成に代えて、一対のホール素子Ａ１，Ａ２の検出値を双方とも補正するように変更することができる。ただし、計算負荷を抑制しつつ回転角度の検出誤差を効果的に抑制する観点からは、ホール素子Ａ２の検出値のみを補正することが好ましい。

ホール素子Ｂ２の位置は、上記変形例のようにホール素子Ａ２との位相差φが１８０度となる位置に代えて、例えば０度、９０度又は２７０度の位相差をなす位置に配置するように変更することができる。この場合でも、三角関数の加法定理が簡単になる特別な場合を利用して、補正量の演算負荷を減らすことができる。また、円板磁石４１の回転中心を基準にしたホール素子Ｂ１とホール素子Ａ２との位相差は、０度、９０度、１８０度又は２７０度のうち任意に選択することができる。

また、上記変形例において、円板磁石４１の回転中心は、ホール素子Ａ２とホール素子Ｂ２とを結ぶ前記仮想直線上に位置する構成であるが、円板磁石４１の回転中心が厳密に前記仮想直線上に位置しなければならないことを意味するものではない。例えば、前記仮想直線から若干ずれた位置に円板磁石４１の回転中心を配置することもできる。

また、上記実施形態及び変形例において、ホール素子Ｂ１とホール素子Ｂ２とは円板磁石４１の軸線を中心として厳密に９０度の位置で固定される必要はなく、９０度から若干ずれた位置にホール素子Ｂ１，Ｂ２を配置することもできる。

上記実施形態のホール素子Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に代えて、磁気抵抗素子を用いることができる。

上記実施形態のリング磁石２１はステアリングシャフト１に直接取り付けられる構成であるが、主歯車３１にリング磁石２１を取り付ける構成とすることもできる。

本発明の回転角度検出装置は、自動車のステアリングシャフト１の回転を検出する用途のほか、他の様々な回転体の回転角度を検出する場合に適用することができる。

本実施形態の回転角度検出装置の様子を概略的に示した断面図。 演算部の電気的構成の一部を示したブロック図。 ホール素子の検出電圧と回転角度との関係を示したグラフ。 変形例の回転角度検出装置の様子を概略的に示した断面図。

符号の説明

１ ステアリングシャフト（回転体）
１０ 回転角度検出装置
２１ リング磁石（第１磁石）
２２ 第１磁気検出部
４１ 円板磁石（第２磁石）
４２ 第２磁気検出部
５０ 演算部
５２ 出力補正部
５３ 補正量計算部
５４ 角度計算部
Ａ１ ホール素子（第１磁気検出素子）
Ａ２ ホール素子（第１磁気検出素子、補正対象素子）
Ｂ１ ホール素子（第２磁気検出素子）
Ｂ２ ホール素子（第２磁気検出素子）

Claims (6)

1. 回転体の回転角度を検出する回転角度検出方法において、
   前記回転体と一体的に回転可能な第１磁石の周囲の磁束密度を検出する第１ステップと、
   前記回転体と所定の回転比で連動して回転可能な第２磁石の周囲の磁束密度を検出する第２ステップと、
   前記第２ステップで検出した検出値に基づいて、前記第２磁石によって生じる前記第１ステップの検出値の誤差を補正する第３ステップと、
   前記第２ステップで検出した検出値と、前記第３ステップで補正した検出値と、に基づいて前記回転体の回転角度を算出する第４ステップと、
   を含むことを特徴とする回転角度検出方法。
2. 回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置において、
   前記回転体と一体的に回転する第１磁石と、
   前記第１磁石の周囲の磁束密度を検出するための第１磁気検出部と、
   前記回転体と所定の回転比で連動して回転する第２磁石と、
   前記第２磁石の周囲の磁束密度を検出するための第２磁気検出部と、
   前記第２磁気検出部が検出した検出値に基づいて前記第１磁気検出部が検出した検出値を補正し、この補正した検出値と、前記第２磁気検出部が検出した前記検出値と、に基づいて前記回転体の回転角度を演算する演算部と、
   を備えることを特徴とする回転角度検出装置。
3. 請求項２に記載の回転角度検出装置であって、
   前記第１磁気検出部は一対の第１磁気検出素子を有し、
   前記第２磁気検出部は一対の第２磁気検出素子を有し、
   前記演算部は、一対の前記第１磁気検出素子のうち少なくとも、前記第２磁石側に配置される第１磁気検出素子である補正対象素子の検出値を補正することを特徴とする回転角度検出装置。
4. 請求項３に記載の回転角度検出装置であって、
   前記演算部は、
   前記第２磁気検出部の検出値に基づいて前記第２磁石の回転角度を求め、
   この第２磁石の回転角度に一定の角度を加算又は減算することで得られた角度と、前記補正対象素子と前記第２磁石との間の距離と、を少なくとも考慮して前記補正を行うことを特徴とする回転角度検出装置。
5. 請求項３又は４に記載の回転角度検出装置であって、
   前記補正対象素子は、前記第２磁気検出素子のうち少なくとも一方と、前記第２磁石の回転中心を基準にして９０度の整数倍の位相差を有するように配置されることを特徴とする回転角度検出装置。
6. 請求項３から５までの何れか一項に記載の回転角度検出装置であって、
   一対の前記第２磁気検出素子のうち一方は、前記第２磁石を挟んで前記補正対象素子と対向する位置に配置され、
   前記第２磁気検出素子の当該一方と、前記補正対象素子と、を結ぶ直線上又はその近傍に前記第２磁石の回転中心が配置されることを特徴とする回転角度検出装置。

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