JP5597914B2 - Rotation angle detector - Google Patents
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Description
本発明は、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関するものである。 The present invention relates to a rotation angle detection device mainly used for detecting a rotation angle of a steering wheel of an automobile.
近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転角度検出装置を用いてステアリングの回転角度を検出し、これを用いて車両の各種制御を行うものが増えている。 In recent years, as the functions of automobiles have advanced, the number of steering angle detection devices that use various rotation angle detection devices to control various types of vehicles using this has increased.
このような従来の回転角度検出装置について、図3を用いて説明する。 Such a conventional rotation angle detection device will be described with reference to FIG.
図3は従来の回転角度検出装置の斜視図であり、同図において、1は側面外周に平歯車部1Aが形成された回転体で、中央部には挿通するステアリング(図示せず)の軸と係合する係合部1Bが設けられている。
FIG. 3 is a perspective view of a conventional rotation angle detection device. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a rotating body having a
そして、2は側面外周に平歯車部2Aが形成された第一の検出体、3は側面外周に平歯車部2Aとは歯数の異なる平歯車部3Aが形成された第二の検出体で、第一の検出体2の平歯車部2Aと第二の検出体3の平歯車部3Aが、回転体1の平歯車部1Aに各々噛合している。
2 is a first detector having a spur gear portion 2A formed on the outer periphery of the side surface, and 3 is a second detector having a spur gear portion 3A having a different number of teeth from the spur gear portion 2A on the outer periphery of the side surface. The spur gear portion 2A of the
また、4は第一及び第二の検出体2、3の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、第一の検出体2の中央に装着された磁石5Aと、第二の検出体3の中央に装着された磁石6Aとの対向面には、磁気検出素子5Bと6Bが各々装着されている。
Reference numeral 4 denotes a wiring board disposed substantially in parallel above the first and
そして、このように対向した磁石5Aと磁気検出素子5Bによって第一の検出手段5が、同じく磁石6Aと磁気検出素子6Bによって第二の検出手段6が各々形成されると共に、配線基板4にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子5Bや6Bに接続された制御手段7が形成されている。
The first detection means 5 is formed by the magnet 5A and the magnetic detection element 5B opposed to each other, and the second detection means 6 is formed by the
さらに、これら回転体1や第一の検出体2、第二の検出体3、配線基板4等を、絶縁樹脂製のケースやカバー(図示せず)等が覆って、回転角度検出装置が構成されている。
Further, the rotating body 1, the
そして、このように構成された回転角度検出装置が、制御手段7やコネクタやリード線(図示せず)等を介して、自動車の電子回路(図示せず)に接続されると共に、回転体1の係合部1Bにはステアリング軸が挿通されて、自動車に装着される。
The rotation angle detecting device configured as described above is connected to an electronic circuit (not shown) of the automobile via the control means 7, a connector, a lead wire (not shown) and the like, and the rotating
以上の構成において、ステアリングを回転すると、回転体1が回転し、これに連動して第一の検出体2と第二の検出体3が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石5A、6Aも回転して、この磁石5A、6Aの変化する磁力を磁気検出素子5B、6Bが検出して、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段7へ入力される。
In the above configuration, when the steering is rotated, the rotating body 1 is rotated, and the first detecting
なお、この時、第一の検出体2と第二の検出体3は歯数が異なり回転速度も異なるため、磁気検出素子5Bと6Bからのデータ波形は、形状が異なり位相差のある検出信号となる。
At this time, since the
そして、この第一の検出体2と第二の検出体3からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段7が所定の演算を行って、回転体1即ちステアリングの回転角度を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力されて、例えばパワーステアリング装置やブレーキ等の、車両の様々な制御が行われるように構成されているものであった。
Then, from the two different detection signals from the
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置においては、第一の検出体2や第二の検出体3の平歯車部2Aや3Aに破損や消耗が生じた場合、あるいは磁気検出素子5Bや6Bの誤差が大きくなった場合等に、これらの不具合を検出することが困難であるため、別途こうした誤差検出用の検出体や検出素子等が必要となり、構成が複雑で高価なものになってしまうという課題があった。
However, in the conventional rotation angle detection device, when the spur gear portions 2A and 3A of the
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、回転角度の確実な検出が可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device capable of reliably detecting a rotation angle with a simple configuration.
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、ステアリングに連動して回転する回転体と、この回転体に連動して回転する互いに回転比が異なる第一及び第二の検出体と、この第一及び第二の検出体の回転を検出する第一及び第二の検出手段と、この第一及び第二の検出手段からの検出信号により上記回転体の回転角度を検出する制御手段からなり、上記制御手段が上記第一及び第二の検出手段からの検出信号により上記回転体の概略の回転角度を検出し、上記第一又は第二の検出手段からの検出信号により上記回転体の詳細な回転角度を検出すると共に、さらに、上記第一及び第二の検出手段からの検出信号により上記第一及び第二の検出体の回転回数と角度から、上記第一及び第二の検出体の累積された回転角度を検出すると共に、この各々の回転角度から、上記回転体の詳細な回転角度を各々算出し、これらを比較する回転角度検出装置を構成したものであり、各平歯車部に破損や消耗、あるいは各検出手段に誤差が生じた場合等には、第一及び第二の検出体の回転角度から各々算出した回転体の回転角度の差異によって、これらの不具合を検出することができるため、簡易な構成で、回転角度の確実な検出が可能な回転角度検出装置を得ることができるという作用を有する。 The invention according to claim 1 of the present invention includes a rotating body that rotates in conjunction with a steering wheel, first and second detectors that rotate in conjunction with the rotating body and have different rotation ratios, and the first detector. And first and second detection means for detecting the rotation of the second detection body, and control means for detecting the rotation angle of the rotation body based on the detection signals from the first and second detection means, The control means detects the approximate rotation angle of the rotating body from the detection signals from the first and second detection means, and the detailed rotation of the rotating body from the detection signal from the first or second detection means. In addition to detecting the angle, the first and second detection bodies are accumulated from the number of rotations and the angle of the first and second detection bodies by detection signals from the first and second detection means. Rotation angle is detected and each rotation This is a rotation angle detection device that calculates the detailed rotation angle of each of the above rotating bodies from the degree and compares them, and when each spur gear is damaged or worn, or when an error occurs in each detection means For example, these defects can be detected by the difference in the rotation angle of the rotating body calculated from the rotation angles of the first and second detection bodies, so that the rotation angle can be reliably detected with a simple configuration. It is possible to obtain a rotation angle detection device capable of performing
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明において、報知手段を設けると共に、制御手段が検出した回転角度に応じて、この報知手段を作動するものであり、各検出体や検出手段に不具合が生じた場合、警告灯やブザー等の報知手段によって、これを容易に報知することができるという作用を有する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the notification means is provided, and the notification means is operated according to the rotation angle detected by the control means. In the case where a malfunction occurs, it is possible to easily notify this by a notification means such as a warning light or a buzzer.
以上のように本発明によれば、簡易な構成で、回転角度の確実な検出が可能な回転角度検出装置を実現できるという有利な効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect that it is possible to realize a rotation angle detection device capable of reliably detecting a rotation angle with a simple configuration.
以下、本発明の一実施の形態について、図1及び図2を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the structure same as the structure demonstrated in the term of background art, and detailed description is simplified.
(実施の形態)
図1は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の斜視図であり、同図において、1は絶縁樹脂または金属製の回転体で、側面外周には平歯車部1Aが形成されると共に、中央部には挿通するステアリング(図示せず)の軸と係合する係合部1Bが設けられている。
(Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a rotation angle detection device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotating body made of insulating resin or metal, and a
そして、2は絶縁樹脂または金属製の第一の検出体、3は同じく第二の検出体で、第一の検出体2側面外周の平歯車部2Aが回転体1の平歯車部1Aに噛合すると共に、第二の検出体3側面外周の、平歯車部2Aとは歯数の異なる平歯車部3Aが、第一の検出体2の平歯車部2Aに噛合している。
2 is a first detection body made of insulating resin or metal, 3 is also a second detection body, and the spur gear portion 2A on the outer periphery of the
なお、これらの歯車の直径及び歯数は、回転体1が最も大きく、第一の検出体2、第二の検出体3の順に小さくなっており、例えば、回転体1の歯数が48、第一の検出体2の歯数が32、第二の検出体3の歯数が28となっている。
In addition, the diameter and the number of teeth of these gears are the largest in the rotating body 1, and are decreasing in the order of the first detecting
また、4は第一及び第二の検出体2、3の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、第一の検出体2の中央にインサート成形等により装着された磁石5Aと、第二の検出体3の中央に装着された磁石6Aとの対向面には、AMR(異方性磁気抵抗)素子等の磁気検出素子5Bと6Bが各々装着されている。
Reference numeral 4 denotes a wiring board disposed substantially in parallel above the first and
そして、このように対向した磁石5Aと磁気検出素子5Bによって第一の検出手段5が、同じく磁石6Aと磁気検出素子6Bによって第二の検出手段6が各々形成されると共に、配線基板4にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子5Bや6Bに接続された制御手段10が形成されている。
The first detection means 5 is formed by the magnet 5A and the magnetic detection element 5B opposed to each other, and the second detection means 6 is formed by the
さらに、11は発光ダイオードやブザー、液晶表示素子等の報知手段で、この報知手段11が制御手段10に接続されると共に、これら回転体1や第一の検出体2、第二の検出体3、配線基板4や制御手段10等を、絶縁樹脂製のケースやカバー(図示せず)等が覆って、回転角度検出装置が構成されている。
Further, 11 is an informing means such as a light emitting diode, a buzzer, a liquid crystal display element, etc. The informing means 11 is connected to the control means 10, and the rotating body 1, the first detecting
そして、このように構成された回転角度検出装置が、制御手段10がコネクタやリード線(図示せず)等を介して、自動車の電子回路(図示せず)に接続されると共に、回転体1の係合部1Bにはステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。
In the rotation angle detecting device configured as described above, the control unit 10 is connected to an electronic circuit (not shown) of the automobile via a connector, a lead wire (not shown) or the like, and the rotating
以上の構成において、ステアリングを回転すると、回転体1が回転し、これに連動して第一の検出体2が、第一の検出体2に連動して第二の検出体3が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石5A、6Aも回転して、この磁石5A、6Aの変化する磁力を磁気検出素子5B、6Bが検出して、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段10へ入力される。
In the above configuration, when the steering is rotated, the rotating body 1 is rotated, and the first detecting
なお、この時、第一の検出体2と第二の検出体3は歯数が異なり回転速度も異なるため、図2(a)の波形図に示す第一の検出体2の検出信号Lと、図2(b)に示す第二の検出体3の検出信号Mは、略鋸歯状の波形の傾き角度となる歯数比k2とk3や形状が異なり、位相差のあるデータ波形となる。
At this time, since the
そして、これらの検出信号から制御手段10が、先ず、第一の検出体2の検出信号Lの例えば2回転目の角度θ2から、第二の検出体3の検出信号Mの例えば2回転目の角度θ3を減じて、図2(c)に示すような、漸次増加する直線状の位相差信号Nを算出し、この角度θ2−θ3から回転体1の概略の回転角度を検出する。
Then, from these detection signals, the control means 10 first determines, for example, the second rotation of the detection signal M of the
また、この後、検出信号Lの角度θ2または検出信号Mの角度θ3と、各々の平歯車部の歯数から、制御手段10が回転体1の詳細な回転角度θ1を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力されて、例えばパワーステアリング装置やブレーキ等の、車両の様々な制御が行われる。 Thereafter, the control means 10 detects the detailed rotation angle θ1 of the rotating body 1 from the angle θ2 of the detection signal L or the angle θ3 of the detection signal M and the number of teeth of each spur gear portion, and this is the automobile body. Are output to the electronic circuit, and various controls of the vehicle such as a power steering device and a brake are performed.
さらに、この時、図2(d)に示すように、制御手段10が第一の検出体2の回転回数と角度θ2、及び第二の検出体3の回転回数と角度θ3から、第一の検出体2の累積された回転角度θAと第二の検出体3の累積された回転角度θBを検出すると共に、この回転角度θAとθBから回転体1の詳細な回転角度θ1を各々算出する。
Further, at this time, as shown in FIG. 2 (d), the control means 10 calculates the
そして、この第一の検出体2と第二の検出体3の回転角度θAとθBから、各々算出した回転体1の詳細な回転角度θ1を制御手段10が比較し、これらに所定値以上の差異、例えば5度以上の差異がある場合には、報知手段11を作動し、発光ダイオードの点滅またはブザーの吹鳴、あるいは液晶表示素子へのエラー表示等を行うと共に、このエラー信号を車両の電子回路へ出力する。
Then, the control means 10 compares the detailed rotation angle θ1 of the rotating body 1 calculated from the rotation angles θA and θB of the
つまり、制御手段10が、第一の検出体2の検出信号Lと第二の検出体3の検出信号Mから、回転体1の概略及び詳細な回転角度θ1を検出すると共に、これとは別に、第一の検出体2と第二の検出体3の回転角度θAとθBから、回転体1の詳細な回転角度θ1を各々算出し、これらを比較するように構成されている。
That is, the control means 10 detects the outline and detailed rotation angle θ1 of the rotating body 1 from the detection signal L of the first detecting
すなわち、第一の検出体2や第二の検出体3の平歯車部2Aや3Aに破損や消耗、あるいは磁気検出素子5Bや6Bに誤差が生じた場合等には、第一の検出体2と第二の検出体3の回転角度θAとθBから各々算出した、回転体1の詳細な回転角度θ1の所定値以上の差異によって、これらの不具合を制御手段10が検出することが可能なため、誤差検出用の検出体や検出素子等を別途設けなくとも、回転角度の確実な検出が行えるようになっている。
That is, when the spur gear portions 2A and 3A of the
なお、第一の検出体2や第二の検出体3の角度に回転体1との歯数比を乗除して、各検出体よりも低速回転する回転体1の粗い回転角度差から所定の定数を算出し、この定数の変化によって回転体1の回転角度の誤差を検出する方法もあるが、こうした方法に比べ上記のように、第一の検出体2と第二の検出体3の回転角度θAとθBから回転体1の詳細な回転角度θ1を各々算出し、これらを比較することでさらに高精度で高分解能な誤差の検出を行うことができる。
The angle of the
つまり、ステアリングの回転と同じ角度しか回転しない、回転体1の回転角度で誤差を検出するのではなく、回転体1に比べ回転量の大きな第一の検出体2と第二の検出体3の回転角度差から、回転体1の回転角度の誤差を検出することによって、分解能が高まり、より高精度な誤差の検出を行うことが可能なようになっている。
That is, instead of detecting an error by the rotation angle of the rotating body 1 that rotates only the same angle as the rotation of the steering wheel, the first detecting
なお、以上の説明では、制御手段10が第一の検出体2の検出信号Lと第二の検出体3の検出信号Mから、先ず回転体1の概略の回転角度を検出し、この後、詳細な回転角度を検出する構成について説明したが、第一の検出体2と第二の検出体3からの周期が異なり位相のずれた二つの検出信号LとMによって、直接回転角度を検出する構成としてもよい。
In the above description, the control means 10 first detects the approximate rotation angle of the rotating body 1 from the detection signal L of the
このように本実施の形態によれば、制御手段10が第一の検出体2と第二の検出体3の回転角度から、回転体1の回転角度を各々算出すると共に、これらを比較することによって、各平歯車部に破損や消耗、あるいは各検出手段に誤差が生じた場合等には、第一の検出体2と第二の検出体3の回転角度から各々算出した回転体1の回転角度の差異によって、これらの不具合を検出することができるため、簡易な構成で、回転角度の確実な検出が可能な回転角度検出装置を得ることができるものである。
Thus, according to the present embodiment, the control means 10 calculates the rotation angles of the rotating body 1 from the rotation angles of the
そして、報知手段11を設けると共に、制御手段10が検出した回転角度に応じて、この報知手段11を作動することによって、各検出体や検出手段に不具合が生じた場合、警告灯やブザー等によって、これを容易に報知することができる。 And when notifying means 11 is provided and a malfunction occurs in each detecting body or detecting means by operating this notifying means 11 according to the rotation angle detected by the control means 10, a warning light, a buzzer, etc. This can be easily notified.
なお、以上の説明では、回転体1に第一の検出体2が噛合し、この第一の検出体2に第二の検出体3が噛合した構成の回転角度検出装置について説明したが、背景技術の項で説明したような、回転体1に第一の検出体2と第二の検出体3の両方を噛合させた構成のものとしても、本発明の実施は可能である。
In the above description, the rotation angle detection device having the configuration in which the
また、以上の説明では、回転体1や第一の検出体2、第二の検出体3の外周に各々平歯車部を形成し、これらが噛合して互いに連動して回転する構成について説明したが、平歯車部以外にも傘歯車等、他の形状の歯車を用いた構成や、あるいは歯車に代えて、回転を伝達できる凹凸部や高摩擦部などを回転体や各検出体の外周に形成し、これによって互いに連動して回転する構成としてもよい。
Moreover, in the above description, the spur gear part was each formed in the outer periphery of the rotary body 1, the
本発明による回転角度検出装置は、簡易な構成で、回転角度の確実な検出が可能なものが得られ、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に有用である。 The rotation angle detection device according to the present invention has a simple configuration and can reliably detect the rotation angle, and is mainly useful for detecting the rotation angle of the steering of an automobile.
1 回転体
1A、2A、3A 平歯車部
1B 係合部
2 第一の検出体
3 第二の検出体
4 配線基板
5 第一の検出手段
5A、6A 磁石
5B、6B 磁気検出素子
6 第二の検出手段
10 制御手段
11 報知手段
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