KR20170082573A

KR20170082573A - 회전각 검출 장치 및 파워 스티어링 장치

Info

Publication number: KR20170082573A
Application number: KR1020177015222A
Authority: KR
Inventors: 고타로 시이노
Original assignee: 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2015-12-07
Publication date: 2017-07-14
Also published as: CN107003153A; US10252747B2; US20170349211A1; JP2016114524A; WO2016098627A1; CN107003153B; JP6260039B2; DE112015005614T5

Abstract

본 발명은 자기 검출부가 실함하였다고 해도 회전축의 회전각을 검출할 수 있는 회전각 검출 장치 및 파워 스티어링 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
회전축 상에 마련되어, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제1 자기 검출부와, 회전축 상에 마련되어, 제1 자기 검출부와는 회전축 방향으로 오프셋된 위치에 배치되며, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제2 자기 검출부와, 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부보다 외측에 마련되어, 회전축을 중심으로 하여 N극과 S극이 서로 대향하도록 배치되며, 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부와 상대 회전 가능하게 마련된 마그넷을 구비하고, 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부의 출력 신호에 기초하여 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부에 대한 마그넷의 회전각을 검출하도록 하였다.

Description

회전각 검출 장치 및 파워 스티어링 장치{ROTATION-ANGLE DETECTION DEVICE AND POWER STEERING DEVICE}

본 발명은 회전각 검출 장치 및 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

이 종류의 기술로서는, 하기의 특허문헌 1에 기재된 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1에는, 모터의 회전축과 일체로 회전하는 센서 마그넷과, 센서 마그넷에 대향 배치된 자기 센서가 마련되어 있는 것이 개시되어 있다. 자기 센서가 회전축의 회전에 의한 자력 변화를 검출함으로써 회전축의 회전각을 검출하고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2013-007731호 공보

특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 자기 센서가 하나밖에 마련되어 있지 않기 때문에, 자기 센서가 실함(失陷)하면 모터를 구동시킬 수 없을 우려가 있었다.

본 발명은 상기 문제에 주목한 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 자기 검출부가 실함하였다고 해도 회전축의 회전각을 검출할 수 있는 회전각 검출 장치 및 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 제1 발명의 회전각 검출 장치에서는, 회전축 상에 마련되어, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제1 자기 검출부와, 회전축 상에 마련되어, 제1 자기 검출부와는 회전축 방향으로 오프셋된 위치에 배치되며, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제2 자기 검출부와, 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부보다 외측에 마련되어, 회전축을 중심으로 하여 N극과 S극이 서로 대향하도록 배치되며, 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부와 상대 회전 가능하게 마련된 마그넷을 구비하고, 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부의 출력 신호에 기초하여 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부에 대한 마그넷의 회전각을 검출하도록 하였다.

또한, 제2 발명의 회전각 검출 장치에서는, 회전체에 마련되며, 자성 재료로 형성된 피검출부로서, 피검출부의 외주 가장자리와 회전체의 회전축 사이의 거리인 외경 또는 피검출부의 내주 가장자리와 회전체의 회전축 사이의 거리인 내경이 상기 회전축 둘레의 방향에 있어서 주기적으로 변화하도록 형성된 센서 로터와, 센서 로터의 내주측 또는 외주측에 마련되어, 자계의 세기를 검출하는 제1 검출부와, 센서 로터의 내주측 또는 외주측 중 제1 검출부가 마련되는 측과 동일한 측에 마련되어, 자계의 세기를 검출하는 제2 검출부를 구비하고, 제1 검출부의 출력 신호 및 제2 검출부의 출력 신호에 기초하여, 회전축 둘레의 방향에 있어서 주기적으로 변화하는 외경 또는 내경의 변화에 따른 자계의 세기의 변화를 검출함으로써 제1 검출부 및 제2 검출부에 대한 센서 로터의 회전각을 검출하도록 하였다.

또한, 제3 발명의 파워 스티어링 장치에서는, 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터의 출력축의 각도를 검출하는 각도 검출 장치는, 회전축 상에 마련되어, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제1 자기 검출부와, 회전축 상에 마련되어, 제1 자기 검출부와는 회전축 방향으로 오프셋된 위치에 배치되며, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제2 자기 검출부와, 전동 모터의 출력축에 마련되어, 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부보다 외측에 배치되고, 회전축을 중심으로 하는 N극과 S극이 서로 대향하도록 배치되며, 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부와 상대 회전 가능하게 마련된 마그넷을 구비하고, 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부의 출력 신호에 기초하여 제1 자기 검출부 및 제2 자기 검출부에 대한 마그넷의 회전각을 검출하도록 하였다.

제1 발명의 회전각 검출 장치에 있어서는, 제1 자기 검출부 또는 제2 자기 검출부의 한쪽이 실함하였다고 해도 회전축의 회전각을 검출할 수 있다.

또한 제2 발명의 회전각 검출 장치에 있어서는, 제1 검출부 또는 제2 검출부의 한쪽이 실함하였다고 해도 회전축의 회전각을 검출할 수 있다.

또한 제3 발명의 파워 스티어링 장치에 있어서는, 제1 자기 검출부 또는 제2 자기 검출부의 한쪽이 실함하였다고 해도 회전축의 회전각을 검출할 수 있다.

도 1은 실시예 1의 전동 파워 스티어링 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 실시예 1의 모터 컨트롤 유닛의 구성도이다.
도 3은 실시예 1의 회전각 센서의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시예 1의 마그넷을 축 방향에서 본 모식도이다.
도 5는 실시예 1의 센서 탑재 기판을 축 방향 일반측에서 본 모식도이다.
도 6은 실시예 2의 회전각 센서의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 7은 실시예 3의 회전각 센서의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 8은 실시예 4의 회전각 센서의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 9는 실시예 5의 회전각 센서의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 10은 실시예 6의 회전각 센서(14)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 11은 실시예 6의 센서 로터와 센서 스테이터의 모식 단면도이다.
도 12는 실시예 6의 센서 로터와 센서 스테이터를 축 방향에서 본 모식도이다.

〔실시예 1〕

[파워 스티어링 장치의 전체 구성]

도 1은 전동 파워 스티어링 장치(1)의 전체 구성도이다.

전동 파워 스티어링 장치(1)는, 운전자에 의한 조타 조작이 입력되는 스티어링 휠(2)과, 스티어링 휠(2)에 접속되는 전타축(3)과, 전타축(3)과 일체로 회전하는 피니언(7)과, 피니언(7)과 맞물림 피니언(7)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 랙(8)과, 랙(8)의 운동을 전타륜(10)에 전달하는 타이 로드(9)를 가지고 있다. 이들은 스티어링 휠(2)의 조타 조작을 전타륜(10)에 전달하는 조타 기구(4)를 구성하고 있다.

또한 전타축(3)에는, 스티어링 휠(2)에 입력된 조타 토크를 검출하는 토크 센서(5), 전타축(3)과 일체로 회전하는 웜 휠(6)이 마련되어 있다. 웜 휠(6)에는, 웜 샤프트(13)가 맞물려 있다. 웜 샤프트(13)는, 조타력에 대하여 어시스트력을 부여하는 전동 모터(11)의 구동축(110)에 접속되어 있다. 전동 모터(11)는 3상 브러시리스 모터이며, 모터 컨트롤 유닛(12)에 의해 제어되고, 모터 컨트롤 유닛(12)은 토크 센서(5)가 검출한 조타 토크나 차속 등의 차량의 운전 상태로 따라 전동 모터(11)가 부여하는 조타력을 제어한다.

토크 센서(5)는 전타축(3)의 스티어링 휠(2)측과 피니언(7)측을 상대 회전 가능하게 연결하는 토션 바(50)가 마련되어 있다. 토크 센서(5)에는, 전타축(3)의 스티어링 휠(2)측과 피니언(7)측의 상대 회전량을 검출하는 4개의 홀 IC(51~54)가 마련되어 있다. 홀 IC(51~54)가 검출한 신호는 모터 컨트롤 유닛(12)에 보내진다.

[모터 컨트롤 유닛의 구성]

도 2는 모터 컨트롤 유닛(12)의 구성도이다. 모터 컨트롤 유닛(12)은 각종 정보에 기초하여 전동 모터(11)에의 구동 지령 신호를 연산하는 중앙 처리 장치(120)와, 중앙 처리 장치(120)의 구동 지령 신호에 기초하여 전동 모터(11)에 공급하는 전력을 제어하는 인버터(121)와, 전동 모터(11)의 구동축(110)의 회전각을 검출하는 회전각 센서(14)를 가지고 있다.

회전각 센서(14)는, 2개의 자기 센서 칩[제1 자기 센서 칩(140), 제2 자기 센서 칩(141)]으로 구성되어 있다. 제1 자기 센서 칩(140)에는 2개의 자기 검출 소자(142, 143)가 탑재되고, 제2 자기 센서 칩(141)에는 2개의 자기 검출 소자(144, 145)가 탑재되어 있다. 즉, 제1 자기 센서 칩(140)과 제2 자기 센서 칩(141)은 멀티 센서 칩으로 되어 있다. 센서 소자는 자계의 크기나 방향을 검출하는 것이면 좋고, 자기 저항 소자나 홀 소자 등 특별히 한정하지 않는다.

[회전각 센서의 구성]

도 3은 회전각 센서(14)의 구성을 나타내는 모식도이다. 전동 모터(11)의 구동축(110)에는 자성 재료에 의해 구성된 요크 부재(15)가 압입에 의해 구동축(110)에 일체 회전 가능하게 고정되어 있다. 요크 부재(15)의 축 방향 일단측에는, 원통형의 압입용 오목부(150)가 형성되어 있다. 압입용 오목부(150)의 내주에 구동축(110)의 선단이 삽입되어 있다. 압입용 오목부(150)의 축 방향 타단측으로부터 직경 방향으로 넓어지는 접촉부(151)가 형성되어 있다. 접촉부(151)의 축 방향 타단측의 면은 축 방향에 대하여 거의 수직인 평면으로 형성되어 있다. 구동축(110)에 요크 부재(15)를 압입할 때에는, 이 접촉부(151)에 지그를 접촉시켜 압박한다.

접촉부(151)로부터 더욱 직경 방향으로 넓어지는 확경부(152)가 형성되고, 확경부(152)의 가장 외경부로부터 축 방향 타단측으로 연장되는 마그넷 유지부(153)가 형성되어 있다. 마그넷 유지부(153)의 내주측에는 통형의 마그넷(16)이 유지되어 있다. 즉, 마그넷 유지부(153)는 마그넷(16)의 직경 방향 외측에 마련되어 있다. 마그넷(16)은, 마그넷 유지부(153)에 대하여 탄력성을 갖는 접착제(17)에 의해 고정되어 있다. 마그넷(16)은, 직경 방향에 있어서 접촉부(151)와 오버랩되지 않도록 배치되어 있다.

도 4는 마그넷(16)을 축 방향에서 본 모식도이다. 마그넷(16)은, N극과 S극이 환형으로 교대로 배치되도록 마련되어 있다. 마그넷(16)의 내경은, 요크 부재(15)의 접촉부(151)의 외경보다 크게 형성되어 있다. 즉, 마그넷(16)과 접촉부(151)는 접촉하지 않고, 직경 방향으로도 오버랩되지 않도록 마련된다.

마그넷(16)에는, 복수(도 4에서는 3개)의 절결부(160)가 형성되어 있다. 요크 부재(15)의 절결부(160)에 대응하는 위치에 있어서, 요크 부재(15)의 내주면이 절결부(160) 내에 진입하도록 변형시키고 있다. 이에 의해, 마그넷(16)이 요크 부재(15)에 대하여 상대 회전하는 것을 규제하고 있고, 변형시킨 부분이 회전 규제부(154)를 구성하고 있다.

마그넷(16)의 내주측에는 제1 자기 센서 칩(140), 제2 자기 센서 칩(141)을 탑재한 센서 탑재 기판(18)이 마련되어 있다. 도 5는 센서 탑재 기판(18)을 축 방향 일방측에서 본 모식도이다. 센서 탑재 기판(18)은, 축 방향에 있어서 마그넷(16)과 오버랩되는 위치에 배치되어 있다. 센서 탑재 기판(18)은 원반형으로 형성되어 있다. 센서 탑재 기판(18)은 마그넷(16)의 안에 마그넷(16)의 내주면의 중심과 동축 상에 배치된다. 센서 탑재 기판(18)의 축 방향 일방측면의 중심부 부근에는 제1 자기 센서 칩(140)이 탑재되어 있다. 센서 탑재 기판(18)의 축 방향 타방측면의 중심부 부근에는 제2 자기 센서 칩(141)이 탑재되어 있다. 즉, 제1 자기 센서 칩(140)과 제2 자기 센서 칩(141)은 축 방향으로 오프셋된 위치에 마련되어 있다.

센서 탑재 기판(18)은, 중앙 처리 장치(120) 등이 탑재되어 있는 기판(19)에 고정된 지지 부재(20)에 의해 지지되어 있다. 지지 부재(20)는 절연 재료에 의해 형성되어 있다. 지지 부재(20)의 외관은 대략, 원통형으로 형성되어 있다. 지지 부재(20)의 축 방향 타단측은 직경 방향으로 넓어지는 플랜지부(202)가 형성되어 있다.

지지 부재(20)는, 센서 탑재 기판(18)을 기판(19)에 대하여 마그넷(16)측으로 이격시켜 지지하고 있다. 지지 부재(20)는, 지지 부재(20)의 플랜지부(202)에 마련된 위치 결정핀(200)을 기판(19)의 위치 결정 구멍(190)에 삽입함으로써, 기판(19)에 대한 위치 결정이 이루어지고 있다. 센서 탑재 기판(18)은, 센서 탑재 기판(18)의 위치 결정 구멍(180)에 지지 부재(20)의 센서 탑재 기판(18)측의 면에 마련된 위치 결정핀(201)을 삽입함으로써, 지지 부재(20)에 대한 위치 결정이 이루어지고 있다.

센서 탑재 기판(18)과 기판(19)은 버스 바(21)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 버스 바(21)는 지지 부재(20) 내에 몰드되어 있고, 지지 부재(20)는 버스 바 몰드로서의 기능도 가지고 있다. 버스 바(21)는, 센서 탑재 기판(18)에 형성된 버스 바 관통 구멍(181)에 삽입되어 있다. 버스 바(21)는 제1 자기 센서 칩(140)의 8개의 발, 제2 자기 센서 칩(141)의 8개의 발에 대응하여 16개 마련되어 있다. 버스 바 관통 구멍(181)과 제1 자기 센서 칩(140), 제2 자기 센서 칩(141)의 발은 센서 탑재 기판(18) 상의 배선에 의해 접속되어 있다.

센서 탑재 기판(18)과 기판(19) 사이에는, 자기 차폐판(22)이 마련되어 있다. 자기 차폐판(22)은 자성 재료에 의해 형성된 판재이다. 자기 차폐판(22)은 지지 부재(20)에 유지되어 있다. 자기 차폐판(22)은 축 방향에서 보아, 적어도 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)과 오버랩되도록 마련되어 있다. 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)의 축 방향 일방측 및 직경 방향 외측은 자성 재료로 이루어지는 요크 부재(15)에 의해 덮어지고, 축 방향 타방측은 마찬가지로 자성 재료로 이루어지는 자기 차폐판(22)에 의해 덮어져 있다. 이에 의해, 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)에 외부의 자력[마그넷(16) 이외의 자력]이 작용하는 것을 억제할 수 있다.

[작용]

전동 파워 스티어링 장치(1)에 있어서, 시스템의 일부에 실함이 생겨도 실함이 생기기 전과 동등한 제어를 행하는 것이 요구되어 오고 있다. 회전각 센서(14)에 실함이 생긴 경우를 생각하면, 2중 시스템에서는 실함이 생긴 것은 판단할 수 있지만, 어느 쪽의 계통에 실함이 생겼는지를 판단할 수 없기 때문에, 실함 전과 동등한 제어를 행할 수는 없다. 그 때문에, 3중 시스템 이상으로 할 필요가 있다.

현재, 1개의 칩에 2개의 자기 검출 소자를 탑재하고 있는 것이 있다. 3중 시스템 이상으로 하기 위해서는, 2개의 자기 검출 소자를 탑재하고 있는 칩을 이용하였다고 해도, 2개 이상의 칩을 이용할 필요가 있다. 그러나, 칩의 배치에 따라서는 검출하는 자계의 방향이나 크기가 상이할 우려가 있다.

그래서 실시예 1에서는, 제1 자기 센서 칩(140)과 제2 자기 센서 칩(141)을 전동 모터(11)의 구동축(110)의 축 방향으로 오프셋하여 배치하도록 하였다. 또한 제1 자기 센서 칩(140)과 제2 자기 센서 칩(141)의 외주측에 마그넷(16)을 배치하도록 하였다. 이에 의해, 제1 자기 센서 칩(140)과 제2 자기 센서 칩(141)은 함께 구동축(110)의 회전 중심 부근의 자계를 검출할 수 있어, 양자의 출력 특성의 균일화를 도모할 수 있다.

1개의 자기 검출 소자를 탑재한 칩을 2개 이용하여 2중 시스템으로 하는 경우도, 동일하게 함으로써, 2개의 칩의 출력 특성의 균일화를 도모할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 마그넷(16)의 직경 방향 외측에 자성 재료로 형성한 요크 부재(15)를 마련하였다. 이에 의해, 마그넷(16)의 자계를 강하게 할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 요크 부재(15)에 의해 마그넷(16)을 유지하도록 하였다. 요크 부재(15)를 마그넷 홀더로서도 이용할 수 있어 부품 개수의 삭감을 도모할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 마그넷(16)을 요크 부재(15)에 대하여 탄력성을 갖는 접착제(17)에 의해 고정하도록 하였다. 이에 의해, 마그넷(16)과 요크 부재(15)의 선팽창 계수의 차이를 접착제(17)로 흡수할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 요크 부재(15)에 마그넷(16)이 요크 부재(15)에 대하여 상대 회전하는 것을 규제하는 회전 규제부(154)를 마련하였다. 이에 의해, 요크 부재(15)에 대한 마그넷(16)의 상대 회전을 규제할 수 있기 때문에, 회전각 센서(14)의 회전각 검출 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 요크 부재(15)에 원통형의 압입용 오목부(150)를 형성하고, 압입용 오목부(150)의 내주에 구동축(110)의 선단을 압입하도록 하였다. 압입용 오목부(150)로부터 직경 방향으로 넓어지는 접촉부(151)를 형성하고, 접촉부(151)는 마그넷(16)과 접촉하지 않도록 하였다. 구동축(110)에 요크 부재(15)를 압입할 때에는, 이 접촉부(151)에 지그를 접촉시켜 압박하도록 하였다. 이에 의해, 접촉부(151)가 구동축(110)을 압입용 오목부(150)에 압입할 때의 압박면이 되어, 압입 작업을 용이하게 할 수 있다. 또한, 압입 작업 시, 마그넷(16)의 손상을 억제할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 마그넷(16)의 내주측에 제1 자기 센서 칩(140), 제2 자기 센서 칩(141)을 탑재한 센서 탑재 기판(18)을 마련하였다. 센서 탑재 기판(18)을, 축 방향에 있어서 마그넷(16)과 오버랩되는 위치에 배치하였다. 이에 의해, 제1 자기 센서 칩(140), 제2 자기 센서 칩(141)을 센서 탑재 기판(18)에 탑재한 상태로, 제1 자기 센서 칩(140), 제2 자기 센서 칩(141)을 마그넷(16)의 내주측에 배치할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 제1 자기 센서 칩(140)을, 센서 탑재 기판(18)의 일방측에 탑재하고, 제2 자기 센서 칩(141)을, 센서 탑재 기판(18)의 타방측에 탑재하도록 하였다. 이에 의해, 제1 자기 센서 칩(140)과 제2 자기 센서 칩(141)을 동일 회전축 상에 배치하면서, 용이하게 센서 탑재 기판(18)에 탑재할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 센서 탑재 기판(18)을 원반형으로 형성하고, 센서 탑재 기판(18)을 마그넷(16)의 안에 마그넷(16)의 내주면의 중심과 동축 상에 배치하였다. 이에 의해, 센서 탑재 기판(18)과 마그넷(16)의 간섭을 방지하면서, 센서 탑재 기판(18)의 소자 탑재 면적의 확대를 도모할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 지지 부재(20)에 의해, 센서 탑재 기판(18)을 기판(19)에 대하여 마그넷(16)측으로 이격시켜 지지하도록 하였다. 이에 의해, 센서 탑재 기판(18)을 안정적으로 유지할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)을, 회전축의 방향에 있어서 마그넷(16)과 오버랩되도록 마련하였다. 이에 의해, 마그넷(16)의 N극과 S극 사이에 형성되는 자계가 강한 범위에, 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)을 배치할 수 있기 때문에, 전동 모터(11)의 회전각 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 마그넷(16)을 환형으로 형성하도록 하였다. 이에 의해, 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)의 외주를 마그넷(16)으로 포위할 수 있다. 그 때문에, 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)에 대한 외부로부터의 자계의 영향을 억제할 수 있다.

또한 실시예 1에서는, 마그넷(16)을 N극과 S극이 환형으로 교대로 배치되도록 하여 형성하였다. 이에 의해, 마그넷(16)의 형상을 복잡화하는 일없이, 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)의 주위를 마그넷(16)에 의해 포위할 수 있다.

[효과]

(1) 전동 모터(11)(회전체)의 회전각을 검출하는 회전각 센서(14)(회전각 검출 장치)로서, 회전축 상에 마련되어, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 자기 검출 소자(142, 143)(제1 자기 검출부)와, 회전축 상에 마련되어, 자기 검출 소자(142, 143)(제1 자기 검출부)와는 회전축 방향으로 오프셋된 위치에 배치되며, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 자기 검출 소자(144, 145)(제2 자기 검출부)와, 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)보다 외측에 마련되어, 회전축을 중심으로 하여 N극과 S극이 서로 대향하도록 배치되며, 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)와 상대 회전 가능하게 마련된 마그넷(16)을 구비하고, 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)의 출력 신호에 기초하여 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)에 대한 마그넷(16)의 회전각을 검출하도록 하였다.

따라서, 자기 검출 소자(142, 143)와 자기 검출 소자(144, 145)의 양자의 출력 특성의 균일화를 도모할 수 있다.

(2) 직경 방향에 있어서 마그넷(16)의 외측에, 자성 재료로 형성된 요크 부재(15)를 마련하였다.

따라서, 마그넷(16)의 자계를 강하게 할 수 있다.

(3) 요크 부재(15)를, 마그넷(16)을 유지하도록 형성하였다.

따라서, 부품 개수의 삭감을 도모할 수 있다.

(4) 마그넷(16)과 요크 부재(15) 사이에 탄성력을 갖는 접착제(17)(탄성 부재)를 마련하였다.

따라서, 마그넷(16)과 요크 부재(15)의 선팽창 계수의 차이를 접착제(17)로 흡수할 수 있다.

(5) 요크 부재(15)에, 요크 부재(15)에 대한 마그넷(16)의 상대 회전을 규제하는 회전 규제부(154)를 마련하였다.

따라서, 회전각 센서(14)의 회전각 검출 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

(6) 요크 부재(15)와 일체로 회전하는 구동축(110)(회전 부재)을 구비하며, 요크 부재(15)는, 구동축(110)이 압입되는 압입용 오목부(150)와, 압입용 오목부(150)에 구동축(110)을 압입할 때, 지그(다른 부재)가 접촉하는 접촉부(151)를 가지고, 접촉부(151)를 마그넷(16)과 접촉하지 않도록 마련하였다.

따라서, 접촉부(151)가 구동축(110)을 압입용 오목부(150)에 압입할 때의 압박면이 되어, 압입 작업을 용이하게 할 수 있다. 또한, 압입 작업 시, 마그넷(16)의 손상을 억제할 수 있다.

(7) 직경 방향에 있어서 마그넷(16)보다 내측에 마련되며, 또한 마그넷(16)과 구동축(110)의 방향에 있어서 오버랩되도록 마련되어, 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)가 탑재되는 센서 탑재 기판(18)(자기 검출 부재 탑재 기판)을 마련하였다.

따라서, 자기 검출 소자(142, 143), 자기 검출 소자(144, 145)를 센서 탑재 기판(18)에 탑재한 상태로, 자기 검출 소자(142, 143), 자기 검출 소자(144, 145)를 마그넷(16)의 내주측에 배치할 수 있다.

(8) 자기 검출 소자(142, 143)를 제1 자기 센서 칩(140)(제1 센서 칩) 내에 탑재하며, 자기 검출 소자(144, 145)를, 제1 자기 센서 칩(140)과는 별도의 제2 자기 센서 칩(141)(제2 센서 칩) 내에 탑재하고, 제1 자기 센서 칩(140)을, 센서 탑재 기판(18)의 일방측에 탑재하며, 제2 자기 센서 칩(141)을, 센서 탑재 기판(18)의 타방측에 탑재하도록 하였다.

따라서, 제1 자기 센서 칩(140)과 제2 자기 센서 칩(141)을 동일 회전축 상에 배치하면서, 용이하게 센서 탑재 기판(18)에 탑재할 수 있다.

(9) 센서 탑재 기판(18)을 회전축을 중심으로 한 대략 원형으로 형성하였다.

따라서, 센서 탑재 기판(18)과 마그넷(16)의 간섭을 방지하면서, 센서 탑재 기판(18)의 소자 탑재 면적의 확대를 도모할 수 있다.

(10) 회전축의 방향에 있어서 센서 탑재 기판(18)과 대향하도록 마련되며 중앙 처리 장치(120)(마이크로 컴퓨터)가 탑재되는 기판(19)[대(大)기판]과, 절연 재료로 형성되어 기판(19)에 대하여 센서 탑재 기판(18)을 이격시킨 상태로 지지하는 지지 부재(20)(절연 지지 부재)를 마련하였다.

따라서, 센서 탑재 기판(18)을 안정적으로 유지할 수 있다.

(11) 지지 부재(20)는, 기판(19)에 대하여 위치 결정을 행하는 위치 결정핀(200)을 마련하였다.

따라서, 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)와 마그넷(16)의 상대 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(12) 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)를, 회전축의 방향에 있어서 마그넷(16)과 오버랩되도록 마련하였다.

따라서, 전동 모터(11)의 회전각 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(13) 마그넷(16)을 환형 자석으로 하였다.

따라서, 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)에 대한 외부로부터의 자계의 영향을 억제할 수 있다.

(14) 마그넷(16)을, 회전축 둘레의 방향에 있어서 복수개 마련하도록 하였다.

따라서, 마그넷(16)의 형상을 복잡화하는 일없이, 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)의 주위를 마그넷(16)에 의해 포위할 수 있다.

(15) 스티어링 휠(2)의 조타 조작에 따라 전타륜(10)을 전타시키는 조타 기구(4)와, 조타 기구(4)에 조타력을 부여하는 전동 모터(11)와, 전동 모터(11)의 구동축(110)(출력축)의 각도를 검출하는 회전각 센서(14)(각도 검출 장치)와, 회전각 센서(14)의 출력 신호에 기초하여 전동 모터(11)를 구동 제어하는 중앙 처리 장치(120)(제어 장치)를 구비하고, 회전각 센서(14)는, 회전축 상에 마련되어, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 자기 검출 소자(142, 143)(제1 자기 검출부)와, 회전축 상에 마련되어, 자기 검출 소자(142, 143)(제1 자기 검출부)와는 회전축 방향으로 오프셋된 위치에 배치되며, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 자기 검출 소자(144, 145)(제2 자기 검출부)와, 전동 모터(11)의 구동축(110)에 마련되어, 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)보다 외측에 마련되고, 회전축을 중심으로 하여 N극과 S극이 서로 대향하도록 배치되며, 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)와 상대 회전 가능하게 마련된 마그넷(16)을 구비하고, 자기 검출 소자(142, 143)와 자기 검출 소자(144, 145)의 출력 신호에 기초하여 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)에 대하는 마그넷(16)의 회전각을 검출하도록 하였다.

〔실시예 2〕

실시예 2에 대해서 설명한다. 실시예 2에서는, 요크 부재(15)의 구성과 마그넷(16)의 구성이 실시예 1과 상이하다. 실시예 2에서는 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 6은 회전각 센서(14)의 구성을 나타내는 모식도이다. 요크 부재(15)의 압입용 오목부(150)로부터 직경 외측 방향으로 넓어지는 확경부(152)가 형성되어 있다. 확경부(152)의 가장 외경부로부터 축 방향 타단측으로 연장되는 마그넷 유지부(153)가 형성되어 있다. 마그넷 유지부(153)의 내주측에는 원반형의 마그넷(16)이 유지되어 있다. 마그넷(16)은, 마그넷 유지부(153)에 대하여 탄력성을 갖는 접착제(17)에 의해 고정되어 있다. 마그넷 유지부(153)의 축 방향 선단부에서 직경 방향 내측으로 연장되는 플랜지부(155)가 형성되어 있다.

[작용]

실시예 2에서는, 요크 부재(15)에, 마그넷 유지부(153)의 축 방향 선단부로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 플랜지부(155)를 형성하였다. 이에 의해, 자계가 플랜지부(155)를 통하여, 마그넷(16)을 감싸도록 형성되기 때문에, 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)에 의한 자기 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

[효과]

(16) 요크 부재(15)에, 마그넷(16)의 회전축 방향 일방측 또는 타방측에 마련되며, 직경 방향 내측 방향으로 연장되는 플랜지부(155)를 마련하였다.

따라서, 자기 검출 소자(142, 143)와 자기 검출 소자(144, 145)의 자기 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

〔실시예 3〕

실시예 3에 대해서 설명한다. 실시예 3에서는, 요크 부재(15)의 구성과 마그넷(16)의 구성이 실시예 1과 상이하다. 실시예 3에서는 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 7은 회전각 센서(14)의 구성을 나타내는 모식도이다. 요크 부재(15)의 압입용 오목부(150)로부터 직경 외측 방향으로 넓어지는 확경부(152)가 형성되어 있다. 확경부(152)의 가장 외경부로부터 축 방향 타단측으로 연장되는 마그넷 유지부(153)가 형성되어 있다. 마그넷 유지부(153)의 내주측에는 원반형의 마그넷(16)이 유지되어 있다. 마그넷(16)은 컵형으로 형성되어 있고, 바닥부가 확경부(152)측, 개구부가 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)측이 되도록 배치되어 있다. 마그넷(16)은 회전축에 대한 직경 방향으로 연장되도록 형성되며, N극과 S극을 접속하는 접속부(160)를 갖는다.

[작용]

실시예 3에서는, 마그넷(16)을 회전축에 대한 직경 방향으로 연장되도록 형성되며, N극과 S극을 접속하는 접속부(160)를 갖도록 하였다. 이에 의해, 마그넷(16)을 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)의 회전축 방향에 대향하는 위치에도 마련할 수 있다. 그 때문에, 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)에 작용하는 자계를 강하게 하며, 회전축 방향의 외부로부터 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)에 작용하는 자계의 영향을 억제할 수 있다.

[효과]

(17) 마그넷(16)은 회전축에 대한 직경 방향으로 연장되도록 형성되며, N극과 S극을 접속하는 접속부(160)를 갖도록 하였다.

따라서, 자기 검출 소자(142, 143)와 자기 검출 소자(144, 145)에 작용하는 자계를 강하게 하며, 회전축 방향의 외부로부터 자기 검출 소자(142, 143)와 자기 검출 소자(144, 145)에 작용하는 자계의 영향을 억제할 수 있다.

〔실시예 4〕

실시예 4에 대해서 설명한다. 실시예 4에서는, 기판(19)에 대한 센서 탑재 기판(18)의 지지 방법이 실시예 1과 상이하다. 실시예 4에서는 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 8은 회전각 센서(14)의 구성을 나타내는 모식도이다. 실시예 4에서는, 지지 부재(20)를 마련하지 않고, 제1 자기 센서 칩(140)과 기판(19)을 전기적으로 접속하는 제1 버스 바(210)와, 제2 자기 센서 칩(141)과 기판(19)을 전기적으로 접속하는 제2 버스 바(211)에 의해, 센서 탑재 기판(18)을 기판(19)에 대하여 이격하여 지지하도록 하였다.

[작용]

실시예 4에서는, 제1 버스 바(210)와 제2 버스 바(211)에 의해, 센서 탑재 기판(18)을 기판(19)에 대하여 이격하여 지지하도록 하였다. 이에 의해, 버스 바(21)가 센서 탑재 기판(18)의 지지 부재를 겸하고 있어, 부품 개수의 삭감을 도모할 수 있다.

[효과]

(18) 회전축의 방향에 있어서 센서 탑재 기판(18)과 대향하도록 마련되며 중앙 처리 장치(120)가 탑재되는 기판(19)을 구비하고, 자기 검출 소자(142, 143)는 제1 자기 센서 칩(140) 내에 탑재되며, 자기 검출 소자(144, 145)는, 제1 자기 센서 칩(140)과는 별도의 제2 자기 센서 칩(141) 내에 탑재되고, 제1 자기 센서 칩(140)은, 도전성의 금속 재료로 형성되어, 자기 검출 소자(142, 143)의 출력 신호를 중앙 처리 장치(120)에 출력하며, 센서 탑재 기판(18)을 기판(19)으로부터 이격된 상태로 지지하는 제1 버스 바(210)(제1 지지 부재)를 구비하고, 제2 자기 센서 칩(141)은, 도전성의 금속 재료로 형성되어, 자기 검출 소자(144, 145)의 출력 신호를 중앙 처리 장치(120)에 출력하며, 센서 탑재 기판(18)을 기판(19)으로부터 이격된 상태로 지지하는 제2 버스 바(211)(제2 지지 부재)를 구비하였다.

따라서, 버스 바(21)가 센서 탑재 기판(18)의 지지 부재를 겸하고 있어, 부품 개수의 삭감을 도모할 수 있다.

〔실시예 5〕

실시예 5에 대해서 설명한다. 실시예 5에서는, 기판(19)에 대한 센서 탑재 기판(18)의 지지 방법이 실시예 1과 상이하다. 실시예 4에서는 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 9는 회전각 센서(14)의 구성을 나타내는 모식도이다. 요크 부재(15)의 압입용 오목부(150)로부터 직경 외측 방향으로 넓어지는 확경부(152)가 형성되어 있다. 확경부(152)의 가장 외경부로부터 축 방향 타단측으로 연장되는 마그넷 유지부(153)가 형성되어 있다. 마그넷 유지부(153)의 내주측에는 링형의 마그넷(16)이 유지되어 있다. 마그넷(16)은, 마그넷 유지부(153)에 대하여 탄력성을 갖는 접착제(17)에 의해 고정되어 있다. 마그넷 유지부(153)의 축 방향 선단부로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 플랜지부(155)가 형성되어 있다.

제1 자기 센서 칩(140)은, 제1 자기 센서 칩(140)에 직접 부착된 단자(212)에 의해 기판(19)에 접속되어 있다. 제1 자기 센서 칩(140)은, 단자(212)에 의해 기판(19)으로부터 이격된 상태로 지지되어 있다. 제2 자기 센서 칩(141)은, 제2 자기 센서 칩(141)에 직접 부착된 단자(213)에 의해 기판(19)에 접속되어 있다. 제2 자기 센서 칩(141)은, 단자(213)에 의해 기판(19)으로부터 이격된 상태로 지지되어 있다.

[작용]

실시예 5에서는, 제1 자기 센서 칩(140)에 직접 부착된 단자(212)에 의해, 제1 자기 센서 칩(140)을 기판(19)에 대하여 이격하여 지지하고 있다. 또한 제2 자기 센서 칩(141)에 직접 부착된 단자(213)에 의해, 제2 자기 센서 칩(141)을 기판(19)에 대하여 이격하여 지지하고 있다. 이에 의해, 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)을 직접 기판(19)에 지지할 수 있고, 단자(212, 213)가 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)의 지지 부재를 겸하고 있어, 부품 개수의 삭감을 도모할 수 있다.

[효과]

(19) 회전축의 방향에 있어서 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)와 대향하도록 마련되며 중앙 처리 장치(120)가 탑재되는 기판(19)을 구비하고, 자기 검출 소자(142, 143)는 제1 자기 센서 칩(140) 내에 탑재되며, 자기 검출 소자(144, 145)는, 제1 자기 센서 칩(140)과는 별도의 제2 자기 센서 칩(141)내에 탑재되고, 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)은, 도전성의 금속 재료로 형성되어, 자기 검출 소자(142, 143) 및 자기 검출 소자(144, 145)의 출력 신호를 중앙 처리 장치(120)에 출력하며, 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)을 기판(19)으로부터 이격된 상태로 지지하는 단자(212, 213)(센서 칩 지지 부재)를 구비하였다.

따라서, 단자(212, 213)가 제1 자기 센서 칩(140) 및 제2 자기 센서 칩(141)의 지지 부재를 겸하고 있어, 부품 개수의 삭감을 도모할 수 있다.

〔실시예 6〕

실시예 6에 대해서 설명한다. 실시예 6에서는, 회전각 센서(14)의 구성이 상이하다. 도 10은 회전각 센서(14)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 11은 센서 로터(30)와 센서 스테이터(31)의 모식 단면도이다. 도 12는 센서 로터(30)와 센서 스테이터(31)를 축 방향에서 본 모식도이다.

센서 로터(30)는, 전동 모터(11)의 구동축(110)과 일체 회전 가능하게 고정되어 있다. 센서 로터(30)는 자성체에 의해 형성되어 있다. 센서 로터(30)의 외주는, 구동축(110)의 회전축과의 거리(외경)가 회전축 둘레의 방향에 있어서 주기적으로 변화하도록 형성되어 있다.

센서 스테이터(31)는, 센서 로터(30)의 외주에 배치되어 있다. 센서 로터(30)는 복수의 코일에 의해 형성되어 있다. 센서 스테이터(31)는, 3개의 자계 검출부(311, 312, 313)로 구성되어 있다. 각 자계 검출부(311, 312, 313)는, 4개 코일로 구성되어 있다(도 12). 즉, 센서 스테이터(31)는, 12개의 코일로 구성되어 있다. 12개의 코일은, 사인 신호를 검출하는 사인 신호 검출 코일, 코사인 신호를 검출하는 코사인 신호 검출 코일이 교대로 배치되고, 전체로서 원통형으로 형성되어 있다.

각 자계 검출부(311, 312, 313)가 검출한 자계 변화 신호는, 연산 회로(122, 123, 124)에 입력된다. 각 연산 회로(122, 123, 124)에서는, 개개로 센서 로터(30)의 회전각을 연산하여, 연산 결과를 중앙 처리 장치(120)에 출력한다.

[작용]

실시예 6에서는, 센서 로터(30)의 외주에 배치된 자계 검출부(311, 312, 313)에 의해, 센서 로터(30)의 회전에 따른 자계의 변화를 검출하도록 하였다. 그리고, 각 자계 검출부(311, 312, 313)가 검출한 자계의 변화로부터 센서 로터(30)의 회전각을 검출하도록 하였다. 이에 의해, 자계 검출부(311, 312, 313)는 서로 같은 환경의 자계를 검출할 수 있기 때문에, 자계 검출부(311, 312, 313)의 출력 특성의 균일화를 도모할 수 있다.

[효과]

(20) 전동 모터(11)(회전체)의 회전각을 검출하는 회전각 센서(14)(회전각 검출 장치)로서, 전동 모터(11)에 마련되며, 자성 재료로 형성된 피검출부로서, 피검출부의 외주 가장자리와 회전체의 회전축 사이의 거리인 외경이 회전축 둘레의 방향에 있어서 주기적으로 변화하도록 형성된 센서 로터(30)와, 센서 로터(30)의 외주측에 마련되어, 자계의 세기를 검출하는 자계 검출부(311)(제1 검출부)와, 센서 로터(30)의 외주측에 마련되어, 자계의 세기를 검출하는 자계 검출부(312)(제2 검출부)를 구비하고, 자계 검출부(311)의 출력 신호 및 자계 검출부(312)의 출력 신호에 기초하여, 회전축 둘레의 방향에 있어서 주기적으로 변화하는 외경의 변화에 따른 자계의 세기의 변화를 검출함으로써 자계 검출부(311) 및 자계 검출부(312)에 대한 센서 로터(30)의 회전각을 검출하도록 하였다.

따라서, 자계 검출부(311, 312, 313)는 서로 같은 환경의 자계를 검출할 수 있기 때문에, 자계 검출부(311, 312, 313)의 출력 특성의 균일화를 도모할 수 있다.

〔다른 실시예〕

이상, 본 발명을 실시예 1~실시예 6에 기초하여 설명하여 왔지만, 각 발명의 구체적인 구성은 실시예 1~실시예 6에 한정되는 것이 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등이 있어도, 본 발명에 포함된다.

실시예 1~실시예 5에서는, 제1 자기 센서 칩(140)과 제2 자기 센서 칩(141)을 각각 2개의 자기 검출 소자를 탑재한 멀티 센서 칩으로 하였지만, 하나의 자기 검출 소자를 탑재한 것이어도 좋다. 적어도 2개 이상의 자기 검출 소자가, 구동축(110)의 회전축에 대하여 오프셋되어 마련되는 것이면 좋다.

실시예 6에서는, 센서 로터(30)의 외주측에 자계 검출부(311, 312, 313)를 배치하였지만, 센서 로터(30)의 내경이 회전축 둘레의 방향에 있어서 주기적으로 변화하여, 내경측에 자계 검출부(311, 312, 313)를 배치하도록 하여도 좋다.

본 발명은 하기와 같이 구성하여도 좋다.

(1) 회전체의 회전각을 검출하는 회전각 검출 장치로서,

회전축 상에 마련되어, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제1 자기 검출부와,

상기 회전축 상에 마련되어, 상기 제1 자기 검출부와는 상기 회전축 방향으로 오프셋된 위치에 배치되며, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제2 자기 검출부와,

상기 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부보다 외측에 마련되어, 상기 회전축을 중심으로 하여 N극과 S극이 서로 대향하도록 배치되며, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부와 상대 회전 가능하게 마련된 마그넷,

을 구비하고, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부의 출력 신호에 기초하여 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부에 대한 상기 마그넷의 회전각을 검출한다.

이 (1)에 따른 실시예에 따르면, 제1 자기 검출부와 제2 자기 검출부는 함께, 제1, 제2 자기 검출부에 대하여 상대 회전하는 자계의 회전축 상에 배치되기 때문에, 회전 중심의 자계를 검출함으로써 회전각 검출 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 서로 동일한 자계를 검출함으로써 양자의 출력 특성의 균일화를 도모할 수 있다.

(2) 상기 (1)에 기재된 회전각 검출 장치는, 상기 직경 방향에 있어서 상기 마그넷의 외측에 마련되며, 자성 재료로 형성된 요크 부재를 가져도 좋다.

이 (2)에 따른 실시예에 따르면, 요크 부재에 의해 마그넷의 자계를 강하게 할 수 있다.

(3) 상기 (2)에 기재된 회전각 검출 장치에 있어서, 상기 요크 부재는, 상기 마그넷을 유지하도록 형성되어도 좋다.

이 (3)에 따른 실시예에 따르면, 요크 부재를 마그넷 홀더와 겸용으로 함으로써 부품 개수의 삭감을 도모할 수 있다.

(4) 상기 (3)에 기재된 회전각 검출 장치는, 상기 마그넷과 상기 요크 부재 사이에 마련된 탄성 부재를 가져도 좋다.

이 (4)에 따른 실시예에 따르면, 마그넷과 요크 부재의 선팽창 계수의 차이를 탄성 부재로 흡수할 수 있다.

(5) 상기 (3)에 기재된 회전각 검출 장치에 있어서, 상기 요크 부재는, 상기 요크 부재에 대한 상기 마그넷의 상대 회전을 규제하는 회전 규제부를 가져도 좋다.

이 (5)에 따른 실시예에 따르면, 요크 부재에 대한 마그넷의 상대 회전을 규제하여, 회전각 검출 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

(6) 상기 (3)에 기재된 회전각 검출 장치는, 상기 요크 부재와 일체로 회전하는 회전 부재를 구비하며,

상기 요크 부재는, 상기 회전 부재가 압입되는 압입용 오목부와, 상기 압입용 오목부에 상기 회전 부재를 압입할 때, 다른 부재가 접촉하는 접촉부를 가지고,

상기 접촉부는, 상기 마그넷과 접촉하지 않도록 마련하여도 좋다.

이 (6)에 따른 실시예에 따르면, 접촉면이 회전 부재의 압입 시의 누름면이 되어, 압입 작업이 용이해진다. 또한, 압입 시의 마그넷의 손상을 억제할 수 있다.

(7) 상기 (2)에 기재된 회전각 검출 장치에 있어서, 상기 요크 부재는, 상기 마그넷의 상기 회전축 방향 일방측 또는 타방측에 마련되며, 상기 직경 방향 내측 방향으로 연장되는 플랜지부를 가져도 좋다.

이 (7)에 따른 실시예에 따르면, 자계가 플랜지부를 통하여 마그넷을 감싸는 것 같은 자계가 형성되어, 제1, 제2 자기 검출부의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(8) 상기 (1)에 기재된 회전각 검출 장치는, 상기 직경 방향에 있어서 상기 마그넷보다 내측에 마련되며, 또한 상기 마그넷과 상기 회전축의 방향에 있어서 오버랩되도록 마련되고, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부가 탑재되는 자기 검출 부재 탑재 기판을 가져도 좋다.

이 (8)에 따른 실시예에 따르면, 마그넷 내에 기판을 마련함으로써, 제1, 제2 자기 검출부를 마그넷 내에 배치한 상태로 기판에의 탑재를 가능하게 할 수 있다.

(9) 상기 (8)에 기재된 회전각 검출 장치에 있어서, 상기 제1 자기 검출부는 제1 센서 칩 내에 탑재되며,

상기 제2 자기 검출부는, 상기 제1 센서 칩과는 별도의 제2 센서 칩 내에 탑재되고,

상기 제1 센서 칩은, 상기 자기 검출 부재 탑재 기판의 일방측에 탑재되며,

상기 제2 센서 칩은, 상기 자기 검출 부재 탑재 기판의 타방측에 탑재되어도 좋다.

이 (9)에 따른 실시예에 따르면, 제1, 제2 센서 칩끼리를 동일 회전축 상에 배치하면서, 용이하게 기판에 탑재할 수 있다.

(10) 상기 (8)에 기재된 회전각 검출 장치에 있어서, 상기 자기 검출 부재 탑재 기판은 상기 회전축을 중심으로 한 대략 원형으로 형성되어도 좋다.

이 (10)에 따른 실시예에 따르면, 기판과 마그넷의 간섭을 방지하면서 기판의 탑재 면적의 확대를 도모할 수 있다.

(11) 상기 (8)의 회전각 검출 장치는, 상기 회전축의 방향에 있어서 상기 자기 검출 부재 탑재 기판과 대향하도록 마련되어 마이크로 컴퓨터가 탑재되는 대기판을 구비하고,

상기 제1 자기 검출부는 제1 센서 칩 내에 탑재되며,

상기 제1 센서 칩은, 도전성의 금속 재료로 형성되어, 상기 제1 자기 검출부의 출력 신호를 상기 마이크로 컴퓨터에 출력하며, 상기 자기 검출 부재 탑재 기판을 상기 대기판으로부터 이격한 상태로 지지하는 제1 지지 부재를 구비하고,

상기 제2 센서 칩은, 도전성의 금속 재료로 형성되어, 상기 제2 자기 검출부의 출력 신호를 상기 마이크로 컴퓨터에 출력하며, 상기 자기 검출 부재 탑재 기판을 상기 대기판으로부터 이격한 상태로 지지하는 제2 지지 부재를 구비하여도 좋다.

이 (11)에 따른 실시예에 따르면, 신호선이 자기 검출 부재 탑재 기판을 지지하는 부재를 겸함으로써 부품 개수의 삭감을 도모할 수 있다.

(12) 상기 (8)에 기재된 회전각 검출 장치는, 상기 회전축의 방향에 있어서 상기 자기 검출 부재 탑재 기판과 대향하도록 마련되어 마이크로 컴퓨터가 탑재되는 대기판과, 절연 재료로 형성되어 상기 대기판에 대하여 상기 자기 검출 부재 탑재 기판을 이격시킨 상태로 지지하는 절연 지지 부재,

를 가져도 좋다.

이 (12)에 따른 실시예에 따르면, 안정된 상태로 자기 검출 부재 탑재 기판을 유지할 수 있다.

(13) 상기 (12)에 기재된 회전각 검출 장치에 있어서, 상기 절연 지지 부재는, 상기 대기판에 대하여 위치 결정을 하는 위치 결정부를 가져도 좋다.

이 (13)에 따른 실시예에 따르면, 대기판에 대한 절연 지지 부재의 위치 결정을 행함으로써, 제1, 제2 자기 검출 부재와 마그넷의 상대 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(14) 상기 (1)에 기재된 회전각 검출 장치에 있어서, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부는, 상기 회전축의 방향에 있어서 상기 마그넷과 오버랩되도록 마련되어도 좋다.

이 (14)에 따른 실시예에 따르면, 마그넷의 N극과 S극 사이에 형성되는 자계가 강한 범위에 제1, 제2 자기 검출부를 배치함으로써, 회전각 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(15) 상기 (1)의 회전각 검출 장치는, 상기 회전축의 방향에 있어서 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부와 대향하도록 마련되어 마이크로 컴퓨터가 탑재되는 대기판을 구비하고,

상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부는 동일한 멀티 센서 칩 내에 탑재되며,

상기 멀티 센서 칩은, 도전성의 금속 재료로 형성되어, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부의 출력 신호를 상기 마이크로 컴퓨터에 출력하며, 상기 멀티 센서 칩을 상기 대기판으로부터 이격한 상태로 지지하는 센서 칩 지지 부재를 구비하여도 좋다.

이 (15)에 따른 실시예에 따르면, 신호선이 멀티 센서 칩을 지지하는 부재를 겸함으로써 부품 개수의 삭감을 도모할 수 있다.

(16) 상기 (1)에 기재된 회전각 검출 장치에 있어서, 상기 마그넷은 환형 자석으로 하여도 좋다.

이 (16)에 따른 실시예에 따르면, 제1, 제2 자기 검출부의 전체 둘레를 마그넷으로 포위함으로써, 제1, 제2 자기 검출부에 대한 외부로부터의 자계의 영향을 억제할 수 있다.

(17) 상기 (1)에 기재된 회전각 검출 장치에 있어서, 상기 마그넷은 상기 회전축에 대한 직경 방향으로 연장되도록 형성되어, 상기 N극과 S극을 접속하는 접속부를 가져도 좋다.

이 (17)에 따른 실시예에 따르면, 제1, 제2 자기 검출부의 직경 방향 외측으로부터뿐만 아니라, 회전축 방향에 대향하는 위치에도 마그넷이 마련됨으로써, 자계를 강하게 하며, 축 방향측으로부터의 외부 자계의 영향을 억제할 수 있다.

(18) 상기 (1)에 기재된 회전각 센서에 있어서, 상기 마그넷은, 상기 회전축 둘레의 방향에 있어서 복수개 마련되어도 좋다.

이 (18)에 따른 실시예에 따르면, 마그넷 형상을 복잡화하는 일없이, 제1, 제2 자기 검출부의 주위를 마그넷으로 포위할 수 있다.

(19) 회전체의 회전각을 검출하는 회전각 검출 장치로서,

상기 회전체에 마련되며, 자성 재료로 형성된 피검출부로서, 상기 피검출부의 외주 가장자리와 상기 회전체의 회전축 사이의 거리인 외경 또는 상기 피검출부의 내주 가장자리와 상기 회전체의 회전축 사이의 거리인 내경이 상기 회전축 둘레의 방향에 있어서 주기적으로 변화하도록 형성된 센서 로터와,

상기 센서 로터의 내주측 또는 외주측에 마련되어, 자계의 세기를 검출하는 제1 검출부와,

상기 센서 로터의 내주측 또는 외주측 중 상기 제1 검출부가 마련되는 측과 동일한 측에 마련되어, 자계의 세기를 검출하는 제2 검출부,

를 구비하고, 상기 제1 검출부의 출력 신호 및 상기 제2 검출부의 출력 신호에 기초하여, 상기 회전축 둘레의 방향에 있어서 주기적으로 변화하는 상기 외경 또는 상기 내경의 변화에 따른 자계의 세기의 변화를 검출함으로써 상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부에 대한 상기 센서 로터의 회전각을 검출한다.

이 (19)에 따른 실시예에 따르면, 제1 검출부와 제2 검출부는 함께, 서로 같은 환경의 자계를 검출함으로써 양자의 출력 특성의 균일화를 도모할 수 있다.

(20) 스티어링 휠의 조타 조작에 따라 전타륜을 전타시키는 조타 기구와,

상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와,

상기 전동 모터의 출력축의 각도를 검출하는 각도 검출 장치와,

상기 각도 검출 장치의 출력 신호에 기초하여 상기 전동 모터를 구동 제어하는 제어 장치를 구비하고,

상기 각도 검출 장치는,

상기 전동 모터의 출력축에 마련되어, 상기 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부보다 외측에 배치되고, 상기 회전축을 중심으로 하여 N극과 S극이 서로 대향하도록 배치되며, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부와 상대 회전 가능하게 마련된 마그넷,

이 (20)에 따른 실시예에 따르면, 제1 자기 검출부와 제2 자기 검출부는 함께, 제1, 제2 자기 검출부에 대하여 상대 회전하는 자계의 회전축 상에 배치되기 때문에, 회전중심의 자계를 검출함으로써 회전각 검출 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 서로 동일한 자계를 검출함으로써 양자의 출력 특성의 균일화를 도모할 수 있다.

이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태만을 설명하였지만, 본 발명의 신규의 교시나 이점으로부터 실질적으로 벗어나는 일없이 예시된 실시형태에, 다양한 변경 또는 개량을 부가하는 것이 가능한 것이 당업자에는 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 그와 같은 변경 또는 개량을 부가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함하는 것을 의도한다. 상기 실시형태를 임의로 조합하여도 좋다.

본원은 2014년 12월 16일자 출원의 일본국 특허 출원 제2014-254425호에 기초한 우선권을 주장한다. 2014년 12월 16일자 출원의 일본국 특허 출원 제2014-254425호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 전체 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체로서 편입된다.

11 : 전동 모터(회전체) 14 : 회전각 센서(회전각 검출 장치)
15 : 요크 부재 16 : 마그넷
17 : 접착제(탄성 부재)
18 : 센서 탑재 기판(자기 검출 부재 탑재 기판)
19 : 기판(대기판) 20 : 지지 부재(절연 지지 부재)
110 : 구동축(회전 부재)
120 : 중앙 처리 장치(마이크로 컴퓨터)
140 : 제1 자기 센서 칩(제1 센서 칩)
141 : 제2 자기 센서 칩(제2 센서 칩)
142 : 자기 검출 소자(제1 자기 검출부)
143 : 자기 검출 소자(제1 자기 검출부)
144 : 자기 검출 소자(제2 자기 검출부)
145 : 자기 검출 소자(제2 자기 검출부)
150 : 압입용 오목부 151 접촉부
210 : 제1 버스 바(제1 지지 부재) 211 : 제2 버스 바(제2 지지 부재)
212 : 단자(센서 칩 지지 부재) 213 : 단자(센서 칩 지지 부재)

Claims

회전체의 회전각을 검출하는 회전각 검출 장치로서,
회전축 상에 마련되어, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제1 자기 검출부와,
상기 회전축 상에 마련되어, 상기 제1 자기 검출부와는 상기 회전축 방향으로 오프셋된 위치에 배치되며, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제2 자기 검출부와,
상기 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부보다 외측에 마련되어, 상기 회전축을 중심으로 하여 N극과 S극이 서로 대향하도록 배치되며, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부와 상대 회전 가능하게 마련된 마그넷
을 구비하고, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부의 출력 신호에 기초하여 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부에 대한 상기 마그넷의 회전각을 검출하는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 직경 방향에 있어서 상기 마그넷의 외측에 마련되며, 자성 재료로 형성된 요크 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제2항에 있어서, 상기 요크 부재는, 상기 마그넷을 유지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제3항에 있어서, 상기 마그넷과 상기 요크 부재 사이에 마련된 탄성 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제3항에 있어서, 상기 요크 부재는, 상기 요크 부재에 대한 상기 마그넷의 상대 회전을 규제하는 회전 규제부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제3항에 있어서, 상기 요크 부재와 일체로 회전하는 회전 부재를 구비하며,
상기 요크 부재는, 상기 회전 부재가 압입되는 압입용 오목부와, 상기 압입용 오목부에 상기 회전 부재를 압입할 때, 다른 부재가 접촉하는 접촉부를 가지고,
상기 접촉부는, 상기 마그넷과 접촉하지 않도록 마련되는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제2항에 있어서, 상기 요크 부재는, 상기 마그넷의 상기 회전축 방향 일방측 또는 타방측에 마련되며, 상기 직경 방향 내측 방향으로 연장되는 플랜지부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 직경 방향에 있어서 상기 마그넷보다 내측에 마련되며, 상기 마그넷과 상기 회전축의 방향에 있어서 오버랩되도록 마련되고, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부가 탑재되는 자기 검출 부재 탑재 기판을 갖는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 자기 검출부는 제1 센서 칩 내에 탑재되며,
상기 제2 자기 검출부는, 상기 제1 센서 칩과는 별도의 제2 센서 칩 내에 탑재되고,
상기 제1 센서 칩은, 상기 자기 검출 부재 탑재 기판의 일방측에 탑재되며,
상기 제2 센서 칩은, 상기 자기 검출 부재 탑재 기판의 타방측에 탑재되는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제8항에 있어서, 상기 자기 검출 부재 탑재 기판은 상기 회전축을 중심으로 한 대략 원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제8항에 있어서, 상기 회전축의 방향에 있어서 상기 자기 검출 부재 탑재 기판과 대향하도록 마련되어 마이크로 컴퓨터가 탑재되는 대(大)기판을 구비하고,
상기 제1 자기 검출부는 제1 센서 칩 내에 탑재되며,
상기 제2 자기 검출부는, 상기 제1 센서 칩과는 별도의 제2 센서 칩 내에 탑재되고,
상기 제1 센서 칩은, 도전성의 금속 재료로 형성되어, 상기 제1 자기 검출부의 출력 신호를 상기 마이크로 컴퓨터에 출력하며, 상기 자기 검출 부재 탑재 기판을 상기 대기판으로부터 이격된 상태로 지지하는 제1 지지 부재를 구비하고,
상기 제2 센서 칩은, 도전성의 금속 재료로 형성되어, 상기 제2 자기 검출부의 출력 신호를 상기 마이크로 컴퓨터에 출력하며, 상기 자기 검출 부재 탑재 기판을 상기 대기판으로부터 이격된 상태로 지지하는 제2 지지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제8항에 있어서, 상기 회전축의 방향에 있어서 상기 자기 검출 부재 탑재 기판과 대향하도록 마련되어 마이크로 컴퓨터가 탑재되는 대기판과, 절연 재료로 형성되어 상기 대기판에 대하여 상기 자기 검출 부재 탑재 기판을 이격시킨 상태로 지지하는 절연 지지 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제12항에 있어서, 상기 절연 지지 부재는, 상기 대기판에 대하여 위치 결정을 행하는 위치 결정부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부는, 상기 회전축의 방향에 있어서 상기 마그넷과 오버랩되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전축의 방향에 있어서 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부와 대향하도록 마련되어 마이크로 컴퓨터가 탑재되는 대기판을 구비하고,
상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부는 동일한 멀티 센서 칩 내에 탑재되며,
상기 멀티 센서 칩은, 도전성의 금속 재료로 형성되어, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부의 출력 신호를 상기 마이크로 컴퓨터에 출력하며, 상기 멀티 센서 칩을 상기 대기판으로부터 이격된 상태로 지지하는 센서 칩 지지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 마그넷은 환형 자석인 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 마그넷은 상기 회전축에 대한 직경 방향으로 연장되도록 형성되며, 상기 N극과 S극을 접속하는 접속부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 마그넷은, 상기 회전축 둘레의 방향에 있어서 복수개 마련되는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
회전체의 회전각을 검출하는 회전각 검출 장치로서,
상기 회전체에 마련되며, 자성 재료로 형성된 피검출부로서, 상기 피검출부의 외주 가장자리와 상기 회전체의 회전축 사이의 거리인 외경 또는 상기 피검출부의 내주 가장자리와 상기 회전체의 회전축 사이의 거리인 내경이 상기 회전축 둘레의 방향에 있어서 주기적으로 변화하도록 형성된 센서 로터와,
상기 센서 로터의 내주측 또는 외주측에 마련되어, 자계의 세기를 검출하는 제1 검출부와,
상기 센서 로터의 내주측 또는 외주측 중 상기 제1 검출부가 마련되는 측과 동일한 측에 마련되어, 자계의 세기를 검출하는 제2 검출부
를 구비하고, 상기 제1 검출부의 출력 신호 및 상기 제2 검출부의 출력 신호에 기초하여, 상기 회전축 둘레의 방향에 있어서 주기적으로 변화하는 상기 외경 또는 상기 내경의 변화에 따른 자계의 세기의 변화를 검출함으로써 상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부에 대한 상기 센서 로터의 회전각을 검출하는 것을 특징으로 하는 회전각 검출 장치.
스티어링 휠의 조타 조작에 따라 전타륜을 전타시키는 조타 기구와,
상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 전동 모터와,
상기 전동 모터의 출력축의 각도를 검출하는 각도 검출 장치와,
상기 각도 검출 장치의 출력 신호에 기초하여 상기 전동 모터를 구동 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 각도 검출 장치는,
회전축 상에 마련되어, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제1 자기 검출부와,
상기 회전축 상에 마련되어, 상기 제1 자기 검출부와는 상기 회전축 방향으로 오프셋된 위치에 배치되며, 자계의 크기 또는 방향의 변화를 검출하는 제2 자기 검출부와,
상기 전동 모터의 출력축에 마련되어, 상기 회전축에 대한 직경 방향에 있어서 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부보다 외측에 배치되고, 상기 회전축을 중심으로 하여 N극과 S극이 서로 대향하도록 배치되며, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부와 상대 회전 가능하게 마련된 마그넷
을 구비하고, 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부의 출력 신호에 기초하여 상기 제1 자기 검출부 및 상기 제2 자기 검출부에 대한 상기 마그넷의 회전각을 검출하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.