TWI760941B - 角度感知裝置 - Google Patents

Abstract

一種角度感知裝置包括一殼體、一連動齒輪、一第一齒輪組、一第二齒輪組、一磁性元件、一角度感知單元與一處理單元。連動齒輪可樞轉地位於殼體上，用以耦接一移動載具之一轉向柱。第一齒輪組嚙合連動齒輪，用以將連動齒輪之旋轉角度等比例地轉換為位於360°範圍內之比對角度。第二齒輪組連接第一齒輪組。磁性元件固定於第二齒輪組上。角度感知單元用以感測磁性元件之轉動所產生之磁場變化值。處理單元電連接角度感知單元，用以依據磁性元件所產生之磁場變化值，比對出轉向柱之絕對角度。

Description

角度感知裝置

本發明有關於一種角度感知裝置，特別有關一種移動載具之角度感知裝置。

在科技日益精進的情況下，現行之動力車之轉向系統大多配置動力方向盤，使得駕駛人能夠輕易操控方向盤。目前動力方向盤大多搭配多個(例如二個)角度傳感器以感測駕駛人之操控，其一用於測量方向盤之旋轉構件的旋轉角，其二用於確定旋轉構件較粗略的旋轉圈數，接著，透過上述兩組角度資訊之配合演算，以求得旋轉構件的總體角度資訊。舉例來說，前案US9097559與JP2004184264中都描述到，至少需要兩組角度偵測器，且需要將兩組的資訊予以組合演算，才能求得方向盤旋轉構件的角度資訊。

然而，採用兩組角度偵測器之轉向系統無疑增加了資源、時間與人力成本，也伴隨著複雜結構與體積龐大的問題與缺點。

本發明之一目的在於提供一種角度感知裝置，用以解決以上先前技術所提到的困難。

本發明之一實施例提供之一種角度感知裝置。角度感知裝置包括一殼體、一連動齒輪、一第一齒輪組、一第二齒輪組、一磁性元件、一角度感知單元與一處理單元。連動齒輪可樞轉地位於殼體上，用以耦接一移動載具之一轉向柱。第一齒輪組嚙合連動齒輪，用以將連動齒輪之旋轉角度等比例地轉換為位於360°範圍內之比對角度。第二齒輪組連接第一齒輪組，用以隨著第一齒輪組連同轉動所述之比對角度。磁性元件固定於第二齒輪組上。角度感知單元相對連動齒輪配置，並與磁性元件保持間隙，用以感測磁性元件之轉動所產生之磁場變化值。處理單元電連接角度感知單元，用以依據磁性元件所產生之磁場變化值，比對出轉向柱之絕對角度。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，第二齒輪組包含一齒輪本體與一磁鐵座。磁鐵座位於齒輪本體之一面，且朝角度感知單元之方向凸出。磁鐵座之一端形成有一容置槽，容置槽用以匹配地容納磁性元件。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，殼體包含一頂蓋及一底蓋。底蓋與頂蓋彼此相互組合。底蓋面向頂蓋之一面具有一凹陷部，連動齒輪與第一齒輪組分別位於凹陷部內。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，第一齒輪組包含一第一減速齒輪部、一第二減速齒輪部與一第三減速齒輪部。第一減速齒輪部樞設於殼體上，且嚙合連動齒輪，用以降低連動齒輪之轉速。第二減速齒輪部樞設於殼體上，且嚙合第一減速齒輪部，用以降低第一減速齒輪部之轉速。第三減速齒輪部同軸樞設於第一減速齒輪部上，嚙合第二減速齒輪部與第二齒輪組，用以降低第二減速齒輪部之轉速，並同步轉動磁性元件。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，第一減速齒輪部包含一第一樞軸、一第一大齒輪與一第一小齒輪。第一大齒輪透過第一樞軸樞設於殼體上，嚙合連動齒輪，且與連動齒輪共處同一階層高度。第一小齒輪透過第一樞軸同軸固接至第一大齒輪相對殼體之一面。第一大齒輪之齒數大於第一小齒輪之齒數。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，第二減速齒輪部包含一第二樞軸、一第二大齒輪與一第二小齒輪。第二大齒輪透過第二樞軸樞接至殼體上，嚙合第一小齒輪，且與第一小齒輪共處同一階層高度。第二小齒輪透過第二樞軸同軸固接至第二大齒輪相對殼體上。第二大齒輪之齒數大於第二小齒輪之齒數，且第二齒輪組透過第二樞軸同軸樞接至第二小齒輪相對殼體之一面。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，第三減速齒輪部包含一第三大齒輪及一第三小齒輪。第三大齒輪透過第一樞軸同軸樞接至第一小齒輪相對第一大齒輪之一面，嚙合第二小齒輪，且與第二小齒輪共處同一階層高度。第三小齒輪透過第一樞軸同軸固接至第三大齒輪相對殼體上，且嚙合第二齒輪組，且與第二齒輪組共處同一階層高度，第三大齒輪之齒數大於第三小齒輪之齒數。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，第一齒輪組包含一第一減速齒輪部、一第二減速齒輪部與一第三減速齒輪部。第一減速齒輪部透過一第一樞軸樞設於殼體上，嚙合連動齒輪，用以降低連動齒輪之轉速。第二減速齒輪部透過一第二樞軸樞設於殼體上，嚙合第一減速齒輪部，用以降低第一減速齒輪部之轉速。第三減速齒輪部透過一第三樞軸樞設於殼體上，嚙合第二齒輪組，用以降低第二減速齒輪部之轉速，並同步轉動磁性元件。第二齒輪組透過一第四樞軸樞設於殼體上，且第一樞軸、第二樞軸、第三樞軸與第四樞軸彼此平行。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，第一減速齒輪部包含一第一大齒輪與一第一小齒輪。第一大齒輪透過第一樞軸樞設於殼體上，嚙合連動齒輪，且與連動齒輪共處同一階層高度。第一小齒輪透過第一樞軸同軸固接至第一大齒輪相對殼體之一面，第一大齒輪之齒數大於第一小齒輪之齒數。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，第二減速齒輪部包含一第二大齒輪及一第二小齒輪。第二大齒輪透過第二樞軸樞接至殼體上，嚙合第一小齒輪，且與第一小齒輪共處同一階層高度。第二小齒輪透過第二樞軸同軸固接至第二大齒輪相對殼體之一面，其中第二大齒輪之齒數大於第二小齒輪之齒數。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，第三減速齒輪部包含一第三大齒輪與一第三小齒輪。第三大齒輪透過第三樞軸同軸樞接至殼體上，嚙合第二小齒輪，且與第二小齒輪共處同一階層高度。第三小齒輪透過第三樞軸同軸固接至第三大齒輪相對殼體之一面，且嚙合第二齒輪組，且與第二齒輪組共處同一階層高度。第三大齒輪之齒數大於第三小齒輪之齒數。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，角度感知單元包含一配線板、一第一磁性感知元件與一第二磁性感知元件。第一磁性感知元件與第二磁性感知元件分別位於配線板之二相對面，且第一磁性感知元件的感測信號與第二磁性感知元件的感測信號為互補。第二磁性感知元件位於第一磁性感知元件與磁性元件之間。

依據本發明一或複數個實施例，在上述之角度感知裝置中，處理單元將轉向柱能夠旋轉之最大旋轉角度除以角度感知單元之總解析度以得出單位解析度，以及依據角度感知單元對磁性元件轉動所感應之磁場變化值，比對出轉向柱之絕對角度。

如此，透過以上各實施例之所述架構，本發明不僅降低資源、時間與人力成本，也克服了複雜結構與體積龐大所帶來的問題與缺點。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。另外，為了便於讀者觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。

第1圖繪示依照本發明一實施例之角度感知裝置10的分解圖。第2圖繪示第1圖之角度感知裝置10透視其頂蓋110所呈現的組合圖。如第1圖與第2圖所示，此角度感知裝置10。角度感知裝置10包括一殼體100、一連動齒輪200、一第一齒輪組300、一第二齒輪組340、一磁性元件400、一角度感知單元500與一處理單元600。連動齒輪200可樞轉地位於殼體100上，呈中空狀，用以耦接一移動載具之方向盤之轉向柱(圖中未示)。移動載具例如為機動車或堆高車等，然而，本發明不限於移動載具之種類。第一齒輪組300嚙合連動齒輪200，用以將連動齒輪200之旋轉角度等比例地轉換為位於360°範圍內之比對角度。第二齒輪組340連接第一齒輪組300，用以隨著第一齒輪組300連同轉動所述之比對角度。磁性元件400固定於第二齒輪組340上，且面向角度感知單元500，在本實施例中，磁性元件400之磁場方向與第一磁性感知元件520之磁場方向及第二磁性感知元件530之磁場方向相互平行。角度感知單元500相對連動齒輪200配置，並與磁性元件400保持間隙，用以感測磁性元件400之轉動所產生之磁場變化值。處理單元600電連接角度感知單元500，用以依據磁性元件400所產生之磁場變化值，比對出轉向柱之絕對角度。

如第1圖與第2圖所示，在本實施例中，殼體100包含一頂蓋110及一底蓋120。底蓋120與頂蓋110彼此相互組合，使得上述之連動齒輪200、第一齒輪組300、第二齒輪組340、磁性元件400、角度感知單元500與處理單元600能夠固定於底蓋120與頂蓋110之間。更具體地，底蓋120包含一凹陷部121與一開口122。凹陷部121形成於底蓋120面向頂蓋110之一面。開口122形成於凹陷部121之底部，且從凹陷部121之底部貫穿底蓋120。凹陷部121能夠容納連動齒輪200與第一齒輪組300。

在本實施例中，連動齒輪200具有一齒輪體210、一貫穿口220與多個耦接部230。貫穿口220貫穿齒輪體210，且連接齒輪體210之二相對面。這些耦接部230間隔地形成於齒輪體210面向貫穿口220之內壁221。如此，移動載具之轉向柱能夠伸入貫穿口220，並卡合於耦接部230上，用以帶動連動齒輪200於凹陷部121內旋轉。

第一齒輪組300包含一第一減速齒輪部310、一第二減速齒輪部320與一第三減速齒輪部330。第一減速齒輪部310樞設於殼體100上，且嚙合連動齒輪200，用以降低連動齒輪200之轉速。更具體地，第一減速齒輪部310包含一第一樞軸311、一第一大齒輪312與一第一小齒輪313。第一大齒輪312透過第一樞軸311樞設於底蓋120之凹陷部121內，嚙合連動齒輪200，且與連動齒輪200共處同一階層高度。第一小齒輪313透過第一樞軸311同軸固接至第一大齒輪312相對底蓋120之一面，且第一大齒輪312之齒數大於第一小齒輪313之齒數。換句話說，第一小齒輪313透過第一樞軸311固接第一大齒輪312，故，第一小齒輪313與第一大齒輪312同步運動。

第二減速齒輪部320樞設於殼體100上，且嚙合第一減速齒輪部310，用以降低第一減速齒輪部310之轉速。更具體地，第二減速齒輪部320包含一第二樞軸321、一第二大齒輪322與一第二小齒輪323。第一樞軸311、第二樞軸321與轉向柱(圖中未示)彼此平行。第二大齒輪322透過第二樞軸321樞接至底蓋120之凹陷部121內，嚙合第一小齒輪313，且與第一小齒輪313共處同一階層高度。第二小齒輪323透過第二樞軸321同軸固接至第二大齒輪322相對底蓋120之一面上，換句話說，第二小齒輪323透過第二樞軸321固接第二大齒輪322，故，第二小齒輪323與第二大齒輪322同步運動。第二大齒輪322之齒數大於第二小齒輪323之齒數，且第二齒輪組340透過第二樞軸321同軸樞接至第二小齒輪323相對底蓋120之一面，換句話說，第二齒輪組340與第二減速齒輪部320共用軸心，第二齒輪組340能夠繞著第二樞軸321相對第二減速齒輪部320旋轉，且第二齒輪組340與第二減速齒輪部320能夠各自旋轉，互不干涉。

第三減速齒輪部330同軸樞設於第一減速齒輪部310上，嚙合第二減速齒輪部320與第二齒輪組340，用以降低第二減速齒輪部320之轉速，並同步轉動磁性元件400。換句話說，第一減速齒輪部310與第三減速齒輪部330共用軸心，且第三減速齒輪部330能夠繞著第一樞軸311相對第一減速齒輪部310旋轉，且第一減速齒輪部310與第三減速齒輪部330能夠各自旋轉，互不干涉。

更具體地，第三減速齒輪部330包含一第三大齒輪332及一第三小齒輪333。第三大齒輪332透過第一樞軸311同軸樞接至第一小齒輪313相對第一大齒輪312之一面，嚙合第二小齒輪323，且與第二小齒輪323共處同一階層高度。第三大齒輪332之齒數大於第三小齒輪333之齒數，且第三小齒輪333透過第一樞軸311同軸固接至第三大齒輪332相對底蓋120之一面，嚙合第二齒輪組340，且與第二齒輪組340共處同一階層高度。換句話說，第三小齒輪333透過第一樞軸311固接第三大齒輪332，故，第三小齒輪333與第三大齒輪332同時運動。故，連動齒輪200、第一小齒輪313、第二小齒輪323、第三小齒輪333與磁性元件400分別處於不同階層高度。

如此，由於第一齒輪組300之第一減速齒輪部310、第二減速齒輪部320與第三減速齒輪部330經配置後具有適當之減速齒輪比，故，透過適當之減速齒輪比，能夠讓第二齒輪組340之旋轉角度等比例地轉換為降速至360°之範圍內。

需瞭解到，由於具有共用軸心(即第一樞軸311)之第一減速齒輪部310與第三減速齒輪部330彼此疊合，以及具有共用軸心(即第二樞軸321)之第二減速齒輪部320與第二齒輪組340彼此疊合，故，本實施例之角度感知裝置10能夠得到體積縮小的優點。

此外，第二齒輪組340包含一齒輪本體341與一磁鐵座342。磁鐵座342位於齒輪本體341之一面，且朝角度感知單元500之方向凸出。磁鐵座342之一端形成有一容置槽343，容置槽343用以匹配地容納磁性元件400，且磁鐵座342之軸心方向345與第一磁性感知元件520之感測基準點共有同軸心。齒輪本體341透過第一樞軸311同軸樞接至第二小齒輪323相對第二大齒輪322之一面。第二減速齒輪部320與第二齒輪組340能夠各自旋轉，互不干涉。

再者，角度感知單元500配置於頂蓋110之內壁，且角度感知單元500包含一配線板510與一第一磁性感知元件520。配線板510包含彼此相對之二面。第一磁性感知元件520焊接於配線板510之其中一面，且面向磁性元件400，並且非接觸地對齊磁性元件400。舉例來說，但不以此為限，磁性元件400之軸心之正投影與第一磁性感知元件520及第二磁性感知元件530之感測基準點正投影重疊)。

產品設計時，設計者先將轉向柱能夠旋轉之最大旋轉角度除以角度感知單元500之總解析度以得出單位解析度，意即，將360 °分成總解析經度的度數以得出單位解析經度。如此，當駕駛員透過方向盤轉動上述轉向柱達一旋轉角度，且第一齒輪組300將此旋轉角度等比例地降速成一比對角度，意即，磁性元件400相對角度感知單元500轉動此比對角度時，角度感知單元500感測磁性元件400之轉動所產生之磁場變化值(如電壓值)，故，處理單元600便依據此磁場變化值(如電壓值)比對出轉向柱之絕對角度。

第3A圖及第3B圖分別繪示第1圖之角度感知裝置的比對角度與絕對角度之比對示意圖。在本實施例中，移動載具的轉向柱左轉右轉約各 2.5圈，故，如第3A圖所示，轉向柱能夠旋轉之最大旋轉角度為 0°~1800°。由於角度感知單元500之解析度為12位元(bit)，角度感知單元500之總解析經度為4096(即2^12)，故，設計者使先是將 1800°分成 4096 階的度數，即第3A圖之橫軸分為4096個尺度。接著，將4096個尺度分別一一分別對應第3A圖之電壓值A~B範圍內之不同電壓值 (第3A圖)。接著，如第3B圖所示，設計者改將360°分成 4096 階的度數，並沿用第3A圖之各個4096個尺度所分別對應之電壓值。

如此，舉例來說，在本實施例中，角度感知裝置10的基本解析度是0.439°(即1800/4096)。故，如第3A圖與第3B圖所示，處理單元600(第2圖)能夠在電壓值A~B的範圍內，從4096 階中任一不同的角度中等比例地比對出對應之轉向柱之絕對角度(第3A圖)。

然而，本發明不限於此，其他實施例中，角度感知單元500之解析度亦可大於12位元。

舉例來說，駕駛員乘坐上述移動載具在平路行駛直線方向，且駕駛員以手操作方向盤時，移動載具在平路行駛時一般約有2°的偏擺量，然而，因為本實施例之角度感知裝置所測得的轉向柱的角度解析度為0.439°，遠遠小於平路直線行駛的方向盤2°之偏擺量，如此，代表本實施例之角度感知裝置之角度偵測具有高於實際需求之解析度，能夠做非常精密的角度測量。

須了解到，由於僅靠單個角度感知單元就能得出上述轉向柱所旋轉之絕對角度，本實施例便不需配置另外之角度傳感器至轉向柱之連動齒輪旁，不需收集轉向柱之旋轉圈數。

第4圖繪示依照本發明一實施例之角度感知裝置11的上視圖。如第4圖所示，此實施例之角度感知裝置11與第1圖之角度感知裝置10大致相同，其差異在於，第一齒輪組300包含一第一減速齒輪部310、一第二減速齒輪部320與一第三減速齒輪部330。第一減速齒輪部310透過一第一樞軸311樞設於殼體100上，嚙合連動齒輪200，用以降低連動齒輪200之轉速。第二減速齒輪部320透過一第二樞軸321樞設於殼體100上，嚙合第一減速齒輪部310，用以降低第一減速齒輪部310之轉速。第三減速齒輪部330透過一第三樞軸331樞設於殼體100上，嚙合第二齒輪組340，用以降低第二減速齒輪部320之轉速，並同步轉動磁性元件400。第二齒輪組340透過一第四樞軸344樞設於殼體100上，且第一樞軸311、第二樞軸321、第三樞軸331、第四樞軸344與轉向柱(圖中未示)彼此平行。如此，透過第一減速齒輪部310、第二減速齒輪部320與第三減速齒輪部330依序降低連動齒輪200之轉速，磁性元件400能夠被轉換為360°以內之比對角度。

更具體地，第一減速齒輪部310包含一第一大齒輪312與一第一小齒輪313。第一大齒輪312透過第一樞軸311樞設於殼體100上，嚙合連動齒輪200，且與連動齒輪200共處同一階層高度。第一小齒輪313透過第一樞軸311同軸固接至第一大齒輪312相對殼體100之一面，第一大齒輪312之齒數大於第一小齒輪313之齒數，換句話說，第一小齒輪313透過第一樞軸311固接第一大齒輪312，故，第一小齒輪313與第一大齒輪312同步運動。

第二減速齒輪部320包含一第二大齒輪322及一第二小齒輪323。第二大齒輪322透過第二樞軸321樞接至殼體100上，嚙合第一小齒輪313，且與第一小齒輪313共處同一階層高度。第二小齒輪323透過第二樞軸321同軸固接至第二大齒輪322相對殼體100之一面，換句話說，第二小齒輪323透過第二樞軸321固接第二大齒輪322，故，第二小齒輪323與第二大齒輪322同步運動。

第三減速齒輪部330包含一第三樞軸331、一第三大齒輪332與一第三小齒輪333。第三大齒輪332透過第三樞軸331同軸樞接至殼體100上，嚙合第二小齒輪323，且與第二小齒輪323共處同一階層高度。第三小齒輪333透過第三樞軸331同軸固接至第三大齒輪332相對殼體100之一面，且嚙合第二齒輪組340，且與第二齒輪組340共處同一階層高度，換句話說，第三小齒輪333透過第三樞軸331固接第三大齒輪332，故，第三小齒輪333與第三大齒輪332同步運動。

第5圖繪示依照本發明一實施例之的角度感知單元501的示意圖。如第5圖所示，此實施例之角度感知單元501與第1圖之角度感知單元500大致相同，其差異在於，角度感知單元501更包含一第二磁性感知元件530，且第二磁性感知元件530之感測訊號與第一磁性感知元件520之感測訊號為互補。第二磁性感知元件530焊接於配線板510之另面，且背向第一磁性感知元件520與磁性元件400，使得第二磁性感知元件530位於第一磁性感知元件520與磁性元件400之間。舉例來說，但不以此為限，磁性元件400軸心之正投影與第一磁性感知元件520及第二磁性感知元件530之感測基準點正投影重疊。

由於第一磁性感知元件520或第二磁性感知元件530皆能感測到磁性元件400之磁場變化值(如電壓值)，且第二磁性感知元件530的感測信號與第一磁性感知元件520的感測信號為互補，故，本實施例中，透過判斷第二磁性感知元件530與第一磁性感知元件520互為相反的磁場變化值是否產生異常，以作為判斷此角度感知裝置的角度感知單元501是否出現故障，進而提升角度感知單元501的信賴度。

如此，透過以上各實施例之所述架構，本發明不僅降低資源、時間與人力成本，也克服了複雜結構與體積龐大所帶來的問題與缺點。

最後，上述所揭露之各實施例中，並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，皆可被保護於本發明中。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、11:角度感知裝置 100:殼體 110:頂蓋 120:底蓋 121:凹陷部 122:開口 200:連動齒輪 210:齒輪體 220:貫穿口 221:內壁 230:耦接部 300:第一齒輪組 310:第一減速齒輪部 311:第一樞軸 312:第一大齒輪 313:第一小齒輪 320:第二減速齒輪部 321:第二樞軸 322:第二大齒輪 323:第二小齒輪 330:第三減速齒輪部 331:第三樞軸 332:第三大齒輪 333:第三小齒輪 340:第二齒輪組 341:齒輪本體 342:磁鐵座 343:容置槽 344:第四樞軸 345:軸心方向 400:磁性元件 500、501:角度感知單元 510:配線板 520:第一磁性感知元件 530:第二磁性感知元件 600:處理單元 A、B:電壓值

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖繪示依照本發明一實施例之角度感知裝置的分解圖； 第2圖繪示第1圖之角度感知裝置透視其頂蓋所呈現的組合圖； 第3A圖及第3B圖分別繪示第1圖之角度感知裝置的比對角度與絕對角度之比對示意圖； 第4圖繪示依照本發明一實施例之角度感知裝置的上視圖；以及 第5圖繪示依照本發明一實施例之的角度感知單元的示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

10:角度感知裝置

100:殼體

110:頂蓋

120:底蓋

121:凹陷部

122:開口

200:連動齒輪

210:齒輪體

220:貫穿口

221:內壁

230:耦接部

300:第一齒輪組

310:第一減速齒輪部

311:第一樞軸

312:第一大齒輪

313:第一小齒輪

320:第二減速齒輪部

321:第二樞軸

322:第二大齒輪

323:第二小齒輪

330:第三減速齒輪部

332:第三大齒輪

333:第三小齒輪

340:第二齒輪組

341:齒輪本體

342:磁鐵座

343:容置槽

345:軸心方向

400:磁性元件

500:角度感知單元

510:配線板

520:第一磁性感知元件

600:處理單元

Claims (13)

1. 一種角度感知裝置，包括： 一殼體； 一連動齒輪，可樞轉地位於該殼體上，用以耦接一移動載具之一轉向柱； 一第一齒輪組，嚙合該連動齒輪，用以將該連動齒輪之一旋轉角度等比例地降轉為一位於360°範圍內之比對角度； 一第二齒輪組，連接該第一齒輪組，用以隨著該第一齒輪組連同轉動該比對角度； 一磁性元件，固定於該第二齒輪組上；以及 一角度感知單元，相對該連動齒輪配置，並與該磁性元件保持間隙，用以感測該磁性元件之轉動所產生之磁場變化值；以及 一處理單元，電連接該角度感知單元，用以依據該磁性元件所產生之磁場變化值，比對出該轉向柱之絕對角度。
2. 如請求項1所述之角度感知裝置，其中該第二齒輪組包含一齒輪本體與一磁鐵座，該磁鐵座位於該齒輪本體之一面，且朝該角度感知單元之方向凸出，該磁鐵座之一端形成有一容置槽，該容置槽用以匹配地容納該磁性元件。
3. 如請求項1所述之角度感知裝置，其中該殼體包含一頂蓋及一底蓋，該底蓋與該頂蓋彼此相互組合，且該底蓋面向該頂蓋之一面具有一凹陷部，其中該連動齒輪與該第一齒輪組分別位於該凹陷部內。
4. 如請求項1所述之角度感知裝置，其中該第一齒輪組包含： 一第一減速齒輪部，樞設於該殼體上，且嚙合該連動齒輪，用以降低該連動齒輪之轉速； 一第二減速齒輪部，樞設於該殼體上，且嚙合該第一減速齒輪部，用以降低該第一減速齒輪部之轉速；以及 一第三減速齒輪部，同軸樞設於該第一減速齒輪部上，嚙合該第二減速齒輪部與該第二齒輪組，用以降低該第二減速齒輪部之轉速，並同步轉動該磁性元件。
5. 如請求項4所述之角度感知裝置，其中該第一減速齒輪部包含： 一第一樞軸； 一第一大齒輪，透過該第一樞軸樞設於該殼體上，嚙合該連動齒輪，且與該連動齒輪共處同一階層高度；以及 一第一小齒輪，透過該第一樞軸同軸固接至該第一大齒輪相對該殼體之一面，其中該第一大齒輪之齒數大於該第一小齒輪之齒數。
6. 如請求項5所述之角度感知裝置，其中該第二減速齒輪部包含： 一第二樞軸； 一第二大齒輪，透過該第二樞軸樞接至該殼體上，嚙合該第一小齒輪，且與該第一小齒輪共處同一階層高度；以及 一第二小齒輪，透過該第二樞軸同軸固接至該第二大齒輪相對該殼體上， 其中該第二大齒輪之齒數大於該第二小齒輪之齒數，且該第二齒輪組透過該第二樞軸同軸樞接至該第二小齒輪相對該殼體之一面。
7. 如請求項6所述之角度感知裝置，其中該第三減速齒輪部包含： 一第三大齒輪，透過該第一樞軸同軸樞接至該第一小齒輪相對該第一大齒輪之一面，嚙合該第二小齒輪，且與該第二小齒輪共處同一階層高度；以及 一第三小齒輪，透過該第一樞軸同軸固接至該第三大齒輪相對該殼體上，嚙合該第二齒輪組，且與該第二齒輪組共處同一階層高度，其中該第三大齒輪之齒數大於該第三小齒輪之齒數。
8. 如請求項1所述之角度感知裝置，其中該第一齒輪組包含： 一第一減速齒輪部，透過一第一樞軸樞設於該殼體上，且嚙合該連動齒輪，用以降低該連動齒輪之轉速； 一第二減速齒輪部，透過一第二樞軸樞設於該殼體上，且嚙合該第一減速齒輪部，用以降低該第一減速齒輪部之轉速；以及 一第三減速齒輪部，透過一第三樞軸樞設於該殼體上，且嚙合該第二齒輪組，用以降低該第二減速齒輪部之轉速，並同步轉動該磁性元件， 其中該第二齒輪組透過一第四樞軸樞設於該殼體上，且該第一樞軸、該第二樞軸、該第三樞軸與該第四樞軸彼此平行。
9. 如請求項8所述之角度感知裝置，其中該第一減速齒輪部包含： 一第一大齒輪，透過該第一樞軸樞設於該殼體上，嚙合該連動齒輪，且與該連動齒輪共處同一階層高度；以及 一第一小齒輪，透過該第一樞軸同軸固接至該第一大齒輪相對該殼體之一面，其中該第一大齒輪之齒數大於該第一小齒輪之齒數。
10. 如請求項9所述之角度感知裝置，其中該第二減速齒輪部包含： 一第二大齒輪，透過該第二樞軸樞接至該殼體上，嚙合該第一小齒輪，且與該第一小齒輪共處同一階層高度；以及 一第二小齒輪，透過該第二樞軸同軸固接至該第二大齒輪相對該殼體之一面，其中該第二大齒輪之齒數大於該第二小齒輪之齒數。
11. 如請求項10所述之角度感知裝置，其中該第三減速齒輪部包含： 一第三大齒輪，透過該第三樞軸同軸樞接至該殼體上，嚙合該第二小齒輪，且與該第二小齒輪共處同一階層高度；以及 一第三小齒輪，透過該第三樞軸同軸固接至該第三大齒輪相對該殼體之一面，且嚙合該第二齒輪組，且與該第二齒輪組共處同一階層高度，其中該第三大齒輪之齒數大於該第三小齒輪之齒數。
12. 如請求項1所述之角度感知裝置，其中該角度感知單元包含一配線板、一第一磁性感知元件與一第二磁性感知元件，該第一磁性感知元件與該第二磁性感知元件分別位於該配線板之二相對面，且該第一磁性感知元件的感測信號與該第二磁性感知元件的感測信號為互補， 其中該第二磁性感知元件位於該第一磁性感知元件與該磁性元件之間。
13. 如請求項1所述之角度感知裝置，其中該處理單元將該轉向柱能夠旋轉之最大旋轉角度除以該角度感知單元之總解析度以得出單位解析度，以及依據該角度感知單元對該磁性元件轉動所感應之磁場變化值，比對出該轉向柱之絕對角度。

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