WO2006115029A1 - 多回転絶対角度検出装置および角度検出方法 - Google Patents

多回転絶対角度検出装置および角度検出方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2006115029A1
WO2006115029A1 PCT/JP2006/307576 JP2006307576W WO2006115029A1 WO 2006115029 A1 WO2006115029 A1 WO 2006115029A1 JP 2006307576 W JP2006307576 W JP 2006307576W WO 2006115029 A1 WO2006115029 A1 WO 2006115029A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotation
detection unit
absolute angle
detection
value
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/307576
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroshi Isobe
Takayoshi Ozaki
Norihiko Sasaki
Original Assignee
Ntn Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2005119687A external-priority patent/JP4727283B2/ja
Priority claimed from JP2005120464A external-priority patent/JP4727284B2/ja
Priority claimed from JP2005121793A external-priority patent/JP2006300190A/ja
Application filed by Ntn Corporation filed Critical Ntn Corporation
Priority to US11/918,677 priority Critical patent/US7772836B2/en
Publication of WO2006115029A1 publication Critical patent/WO2006115029A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0245—Means or methods for determination of the central position of the steering system, e.g. straight ahead position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/20—Detecting rotary movement
    • G01D2205/26—Details of encoders or position sensors specially adapted to detect rotation beyond a full turn of 360°, e.g. multi-rotation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/20—Detecting rotary movement
    • G01D2205/28—The target being driven in rotation by additional gears

Definitions

  • the present invention relates to a multi-rotation absolute angle detection device that detects an absolute steering angle of a steering, a bearing provided with the device, and an angle detection method thereof.
  • a gear having a large diameter is provided coaxially with the steering shaft and a small gear that meshes with the large gear is provided for use in detecting the steering angle of the steering.
  • Steering shaft based on the output signal of the reference position sensor that detects magnets arranged at intervals of degrees and the output signal of the magnetic sensor that detects the magnetic field lines of the rotation angle detection magnet provided on the small-diameter gear.
  • the rotation angle of the output shaft of the planetary gear mechanism is detected by a sensor so that the multi-rotation absolute angle of the object directly connected to the input shaft of the planetary gear mechanism is detected. Proposed (see JP 2002-340545).
  • a detected portion whose magnetic characteristics are changed with one rotation as one cycle is attached to the rotation side race ring of the bearing, and the fixed side race ring of the bearing.
  • a magnetic sensor is attached to face the detected part to detect the absolute rotation angle without performing the initializing operation when the power is turned on (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-4028). reference).
  • the multi-rotation absolute angle detection device using each reduction gear described above can detect only the number of rotations corresponding to the reduction ratio (for example, five rotations if the reduction ratio is 1Z5).
  • the rolling element may slip during rotation or when rotation stops and starts, so accurate absolute angle detection is possible. Is difficult.
  • An object of the present invention is to realize a compact multi-rotation absolute angle detection device capable of realizing a compact detection device without increasing the reduction ratio of the speed reduction mechanism and capable of detecting a wide range of multi-rotation absolute angles, and A bearing provided with a rotation absolute angle detection device and a detection method using the multi-turn absolute angle detection device are provided.
  • the multi-rotation absolute angle detection device of the present invention includes an eccentric ring attached to a rotating body, a member with an internal tooth installed on a fixed member and having inward teeth, and an internal tooth having outward teeth.
  • the reduction ratio 1ZL (L: 1 is set on the eccentric rotation center of the eccentric ring by engaging with the attached member.
  • An externally toothed member that rotates at a reduced speed with an arbitrary value exceeding) and the speed reduction ratio of 1ZL on the rotating shaft at a speed equal to the rotation of the externally toothed member on the eccentric rotation center transmitted from the externally toothed member.
  • the decelerating mechanism is composed of a decelerating member that decelerates and rotates.
  • the multi-rotation detecting unit which is a rotation detecting means that outputs one sine wave or sawtooth wave per rotation, is installed on the decelerating member.
  • the detection unit of the multi-rotation detection unit was installed on the fixed member so as to face the detected unit.
  • the rotating body is, for example, a rotating shaft.
  • an internal ring planetary gear mechanism composed of an eccentric ring, an internally toothed member, and an externally toothed member, and a constant speed internal gear mechanism composed of an externally toothed member and a speed reducing member, provide a high reduction ratio.
  • the deceleration mechanism is configured. Therefore, it is possible to detect a wide range of multi-rotation absolute angles by detecting the absolute position of the deceleration member of the deceleration mechanism.
  • a shaft-through multi-rotation absolute angle detection device can be configured.
  • the rotating body is a rotating shaft
  • the rotating body is a rotating side race of a bearing having a rotating shaft
  • the rotating body can be widely applied to various devices and apparatuses including a bearing.
  • the detected portion may be a magnetic encoder, and the detecting portion may be a sensor housing in which a Hall IC is incorporated.
  • the multi-rotation detector can have a simple configuration.
  • the handleability is good.
  • the detected portion may be a resolver rotor, and the detection portion may be a resolver stator. If a resolver is used, highly accurate detection becomes possible.
  • the internal gear member may be an internal gear
  • the external gear member may be a spur gear.
  • the configuration is simple.
  • an engagement portion that abuts each other and limits a rotation range of the speed reduction member may be provided on the speed reduction member and the fixing member or a component attached thereto.
  • the rotation of the speed reducing member can be limited to a range of one rotation in which the absolute angle can be detected by the multi-rotation detecting portion.
  • correction means for correcting the signal output from the multi-rotation detection unit force to an ideal waveform may be used. By using this correction means, it is possible to accurately detect the angle even if the output characteristics of the multi-rotation detector are not a beautiful sawtooth wave or sine wave.
  • the correction means may be, for example, an electronic correction.
  • a rotation detecting means for outputting a wave may comprise a detected portion provided on the rotating body and a detecting portion installed on a fixed member facing the detected portion.
  • the rotation speed of the rotation-side race can be determined from the output signal of the multi-rotation detector, and by using the rotation speed and the output signal of the single-rotation detector, more accurate multi-rotation absolute angle detection is possible. It can be performed.
  • the detected portion for detecting one rotation may be a magnetic encoder, and the detecting portion for detecting one rotation may be a sensor housing in which a Hall IC is incorporated.
  • the single rotation detector can be configured simply.
  • the one-rotation detection detection unit and the multi-rotation detection detection unit are magnetic encoders, and the one-rotation detection detection unit and the multi-rotation detection detection unit are a combination of Hall ICs.
  • the sensor housing in the single rotation detection unit and the multi-rotation detection detection unit may be formed integrally with each other. In the case of this configuration, the configuration of the detection unit can be made compact.
  • the sensor housing may be integrally formed with a resin mold together with the Hall IC of each detection unit.
  • the detected portion for detecting one rotation may be a rotor of a resolver, and the detecting portion for detecting one rotation may be a stator of a resolver.
  • the one-rotation detection unit detects an absolute angle of the rotating body by outputting n peaks (n: natural number) of sine waves or sawtooth waves for one rotation of the rotating body.
  • the multi-rotation detection unit is a multi-rotation absolute angle detection device that detects the absolute angle of the reduction mechanism output unit by outputting one sine wave or sawtooth wave per rotation of the reduction gear output unit,
  • the value of L at the reduction ratio of 1ZL of the reduction mechanism is a non-integer, and the positive / negative discrimination with respect to the origin position of the rotating body is performed using the boundary value calculated from the output signal value of the multi-rotation detector based on a predetermined calculation standard.
  • Rotation direction discriminating means to be performed and detection value force of the multi-rotation detection unit
  • Rotation speed calculation means for calculating the absolute value of the rotation speed from the number and the result of the rotation direction discrimination means by the rotation direction determination means, and the absolute value of the rotation speed calculated by the rotation speed calculation means and the one rotation detection Multi-rotation absolute angle calculation means for calculating a rotation absolute angle within L rotations of the origin position of the rotating body from the value of the output signal of the rotating part.
  • the rotation angle detection range without increasing the reduction ratio of the reduction mechanism can be increased, and the compactness of the device can be realized.
  • the rotation direction discriminating means includes a boundary value curve corresponding to a curve obtained by shifting the phase of these waveforms between the output waveform at the time of positive side rotation and the output waveform at the time of negative side rotation.
  • the boundary value on the boundary curve is obtained from the value of the output signal of the multi-rotation detector, and this boundary value is compared with the value of the output signal of the single-rotation detector to determine whether the rotation direction is positive or negative based on a predetermined reference. Can be determined.
  • the multi-rotation absolute angle detection device may be used as a steering angle sensor for steering.
  • the steering angle sensor of the steering is required to detect absolute angle of mandrel rotation, the effect of being able to detect a wide range of multi-turn absolute angle with the compact configuration of the invention is effectively exhibited.
  • a bearing with a multi-rotation absolute angle detection device includes a rotation-side raceway, a fixed-side raceway, a rolling element, and a multi-rotation absolute angle detection device according to the present invention.
  • This bearing supports the rotating shaft.
  • the rotating body is a rotation-side bearing ring of the bearing
  • the fixing member is a stationary-side bearing ring of the bearing.
  • the one-rotation detection unit described above is further provided, and the multi-rotation detection mechanism and the one-rotation detection mechanism are provided with two rotation-type raceways, fixed-side raceways, and rolling elements. Installed between rolling bearings. By incorporating these mechanisms between the two rolling bearings, misalignment of the shaft center can be prevented, and the absolute angle of multiple rotations can be detected with higher accuracy.
  • a mechanism for applying a preload may be provided to the two rolling bearings. Preload By giving, the bearing rigidity is improved, and more accurate rotation detection becomes possible.
  • the mechanism for applying the preload may be configured such that at least one of the fixed side races of the two rolling bearings is movable in the axial direction with respect to the fixed side of the single rotation detection mechanism and the multiple rotation detection mechanism.
  • the multi-rotation detection mechanism may be attached to one rolling bearing, the single-rotation detection mechanism may be attached to the other rolling bearing, and the multi-rotation detection mechanism and the single-rotation detection mechanism may be coupled to each other. .
  • the assemblability of the multi-rotation absolute angle detection mechanism is improved.
  • the connecting portion of the fixed-side track ring may be a detection unit for detecting one rotation or a detecting unit for detecting multiple rotations. In the case of this configuration, there is no need to provide a separate member as the connecting portion, so that the connecting structure can be made compact.
  • the reduction ratio 1ZL of the speed reduction mechanism for multi-rotation detection is set to an appropriate value in accordance with the number of sine waves or sawtooth peaks output by the rotation angle detector of the 1-rotation detector, forward rotation Since it is possible to determine the rotation in the negative direction, it is possible to detect speeds up to twice the reduction ratio. For example, if the reduction ratio is 1Z5, 10 rotations can be detected.
  • the rotation angle detection range is increased by determining whether the rotation direction is positive or negative, a wide range of multi-rotation absolute angle detection is possible with a compact configuration that does not require an increase in the reduction ratio of the speed reduction mechanism itself.
  • the phase difference between the positive rotation signal and the negative rotation signal at the single rotation detection section will be the maximum, and the multi-rotation detection section signal will also be It can be used to the maximum. Therefore, it is easy to determine the rotation direction and the number of rotations. Therefore, even if there is play in the deceleration mechanism or noise appears in the signal, multi-rotation absolute angle detection can be accurately performed.
  • Still another multi-rotation absolute angle detection method of the present invention is a detection method using the multi-rotation absolute angle detection device of the present invention, wherein the L of the reduction ratio 1ZL of the multi-rotation detection unit is a non-integer.
  • the decimal part of the L value of the reduction ratio 1ZL is aZn + lZ (2n) (0 ⁇ a ⁇ n, a: integer)
  • the positive rotation signal and negative rotation The phase difference of the signal is maximized, and the signal of the multi-rotation detector can be used to the maximum.
  • the direction of rotation and the number of rotations can be easily discriminated. Therefore, even if there is a play in the speed reduction mechanism or a noise appears in the signal, multi-turn absolute angle detection can be accurately performed.
  • the value of L in the reduction ratio 1ZL of the reduction mechanism is a non-integer
  • the multi-rotation detection unit Value power of output signal The process of performing positive / negative discrimination with respect to the origin position of the rotating body using the boundary value calculated according to a predetermined calculation standard, the number of rotations obtained from the output signal of the multi-rotation detector, and the positive / negative Including a process of calculating an absolute rotation angle within L rotations from the discrimination result and the output signal detected by one rotation detection unit.
  • the reduction mechanism has a reduction ratio of 1ZL.
  • the rotation angle detection range can be set to about twice the speed of the reduction ratio.
  • L since there is no need to increase the reduction ratio of the reduction mechanism, a multi-turn absolute angle detection device with a compact configuration can be realized.
  • the process of discriminating between positive and negative is a boundary value corresponding to a curve in which the phases of these waveforms are shifted between the output waveform at the time of positive side rotation and the output waveform at the time of negative side rotation of one rotation detection unit.
  • a curve is set, the boundary value on the boundary value curve is obtained from the value of the output signal of the multi-rotation detector, and the boundary value is compared with the value of the output signal of the single-rotation detector. It is assumed that positive and negative of the rotation direction is determined by.
  • the one-rotation detection unit and the multi-rotation detection unit output a sawtooth wave.
  • the boundary value curve is detected by one rotation.
  • the output waveform of the part is a curve that is shifted to the center between the phase at the positive side rotation and the phase at the negative side rotation.
  • the combination of the positive / negative discrimination result of the difference and the magnitude discrimination result with respect to the set value of the difference is compared with the set discrimination criteria, and the positive / negative To determine.
  • the boundary value curve LB the center of the phase during positive rotation and the phase during negative rotation, the tolerance range for errors and noise is widened, and more reliable positive / negative determination is performed.
  • the case-by-case determination condition it is possible to easily calculate the positive / negative determination.
  • the single-rotation detection unit and multi-rotation detection unit output sine waves, for example, from two Hall ICs arranged at a 90 ° phase difference in the detection unit
  • the phase difference that makes one cycle per rotation 90 ° sinusoidal signals a and b are detected (a: sin wave, b: cos wave)
  • half value of power supply voltage Vc VcZ2 is set to 0
  • quadrant discrimination of each output of aZb makes absolute angle of one rotation
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a multi-rotation absolute angle detection device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along II II in FIG.
  • FIG. 3 is a side view of a rotation range limiting mechanism in the multi-rotation absolute angle detection device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a multi-rotation absolute angle detection device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a multi-rotation absolute angle detection method using the multi-rotation absolute angle detection device.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing output signals of a single rotation detection unit and a multi-rotation detection unit over positive direction rotation and negative direction rotation.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a multi-rotation absolute angle detection device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a bearing with a multi-turn absolute angle detecting device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a sectional view of a bearing with a multi-rotation absolute angle detection device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a sectional view of a bearing with a multi-rotation absolute angle detection device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a sectional view of a bearing with a multi-rotation absolute angle detection device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a sectional view of a bearing with a multi-turn absolute angle detecting device according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a sectional view of a bearing with a multi-rotation absolute angle detection device according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 Multi-rotation for carrying out the multi-rotation absolute angle detection method that is useful for the first application example of the present invention It is a schematic diagram which shows an absolute angle detection apparatus.
  • FIG. 15 is a waveform diagram in which the output signals of the single rotation detection unit in the positive direction rotation and the negative direction rotation are superimposed and the output signals of the multi-rotation detection unit are superimposed thereon.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram of boundary values.
  • FIG. 17 is a flowchart showing an algorithm of the multi-rotation absolute angle detection method.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of an output waveform correction method.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing another example of an output waveform correction method.
  • FIGS. 20A and 20B are an explanatory diagram showing a conceptual configuration of a multi-rotation absolute angle detection device that works on the second application example of the present invention, and an explanatory diagram of waveforms in the processing.
  • This multi-rotation absolute angle detection device 1 is used, for example, as a steering angle sensor of a steering wheel, and includes a reduction mechanism 2 that converts rotation of a rotating shaft 36 that is a rotating body into reduced rotation, and the reduction mechanism 2. It consists of a multi-rotation detector 3 that detects the converted reduced speed rotation.
  • the rotary shaft 36 is rotatably supported by a casing 9 as a fixed member by a bearing (not shown).
  • the speed reduction mechanism 2 includes an eccentric ring 4 fixed to the rotary shaft 36, an internal toothed member 5 installed concentrically with the rotary shaft 36 on the inner periphery of the casing (fixed member) 9, and the internal teeth It comprises an externally toothed member 6 that rotates around the eccentric rotation center O ′ of the eccentric ring 4 and a speed reducing member 7 by engaging with the attached member 5.
  • the speed reduction member 7 is rotatably provided on the outer periphery of the rotary shaft 36, and is transmitted from the external toothed member 6 to rotate at the same speed as the external toothed member 6.
  • a cylindrical rotor housing 10 is fixed to the outer periphery of the rotating shaft 36 by press-fitting or bonding
  • the eccentric ring 4 is fixed to the outer periphery of the rotor housing 10 by press-fitting or bonding.
  • the eccentric ring 4 has an outer peripheral surface that is eccentric with respect to the inner peripheral surface that fits into the rotor housing 10, and the eccentric rotation center O ′ that is the center of the outer peripheral circle corresponds to the axial center O of the rotary shaft 36. It becomes a biased position. As a result, when the eccentric ring 4 rotates together with the rotary shaft 36, the outer peripheral surface rotates eccentrically.
  • the externally toothed member 6 is formed of a spur gear having outward teeth, and rotates around the eccentric rotation center O ′ by engaging with the outer periphery of the eccentric ring 4 in a self-rotating manner.
  • external teeth In order to make the attached member 6 rotatable, it is desirable that the external toothed member 6 is provided on the eccentric ring 4 through a bearing. If a sliding bearing is used as the bearing in this case, the installation structure of the externally toothed member 6 on the eccentric ring 4 can be made more compact.
  • a cylindrical stator housing 11 is fixed to the inner periphery of the fixing member 9 by press-fitting or bonding, and the inner toothed member 5 is fixed to the inner periphery of the stator and winging 11 by press-fitting or bonding.
  • the internal toothed member 5 is composed of an internal gear having inward teeth.
  • the stator housing 11 is fixed to the inner periphery of the fixing member 9 and the rotor housing 10 is fixed to the outer periphery of the rotating shaft 36.
  • the stator housing 11 is fixed to the inner periphery of the fixing member 9 and the outer periphery of the rotating shaft 36.
  • a step portion for positioning the rotor housing 10 in the axial direction may be provided and fixed with a bolt or the like.
  • the small external toothed member 6 and the internal toothed member 5 are mixed and decelerated, but if the teeth are compatible, what are the tooth shapes of the internal toothed member 5 and the external toothed member 6? It may be anything.
  • a plurality of engagement pins 12 projecting in the axial direction are arranged on the side surface of the externally toothed member 6 at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the speed reduction member 7 is an annular member that is rotatably fitted to the outer periphery of the rotor housing 10, and includes a cylindrical portion 7a that is fitted to the outer periphery of the rotor housing 10, and an outer diameter side from one end of the cylindrical portion 7a. And a flange portion 7b extending in the direction.
  • the speed reduction member 7 is disposed adjacent to the eccentric ring 4 so that the flange portion 7b faces the engagement pin 12 of the external toothed member 6 in the axial direction.
  • the guide recess 13 is an engagement pin 12 that rotates around the eccentric rotation center O ′.
  • the guide recess 13 is formed in a circular hole having a diameter sufficiently larger than the shaft diameter of the engagement pin 12 so as to allow displacement in the guide recess 13. In this way, the engaging pin 12 of the external toothed member 6 engages with the guide recess 13 of the speed reducing member 7, so that the speed reducing member 7 moves on the rotating shaft 36 at the same speed as the rotation of the external toothed member 6. Rotate.
  • the relationship between the externally toothed member 6 and the speed reducing member 7 constitutes a generally known constant speed internal gear mechanism.
  • the engaging pin 12 may be provided in the speed reduction member 7 and the guide recess 13 may be provided in the externally toothed member 6.
  • the multi-rotation detection unit 3 includes a detected portion 14 provided on the outer periphery of the cylindrical portion 7a of the deceleration member 7, and an inner portion of the stator housing 11 on the fixed member 9 side so as to face the detected portion 14. It consists of a detector 15 provided around the circumference. In the multi-rotation detection unit 3, the detection unit 15 outputs a single sine wave or sawtooth wave while the deceleration member 7 makes one rotation.
  • the multi-rotation detection unit 3 is configured using, for example, a sensor housing in which a magnetic encoder is arranged as the detection unit 14 and a Hall IC is arranged as the detection unit 15 with a 90 ° phase difference. Alternatively, for example, a resolver rotor is used as the detected portion 14, and a resolver stator is used as the detecting portion 15.
  • the rotation of the speed reduction member 7 by detecting the rotation of the speed reduction member 7 in contact with each other on the outer circumference of the flange portion 7b of the speed reduction member 7 and the inner circumference of the stator housing 11 opposed to the radial direction is detected.
  • the rotation range can be limited.
  • the operation of the multi-turn absolute angle detection device 1 having the above-described configuration will be described.
  • the externally toothed member 6 that is rotatably provided on the outer periphery of the eccentric ring 4 meshes with the internally toothed member 5, while reducing the reduction ratio in the direction opposite to the rotational direction of the rotary shaft 36.
  • Decelerate and rotate at 1ZL The The decelerated rotation is transmitted at a constant speed to a decelerating member 7 that is rotatably provided on the outer periphery of the rotor housing 10.
  • the absolute angle within one rotation of the deceleration member 7 can detect the output waveform force of the detection unit 15 of the multi-rotation detection unit 3.
  • the rotation of the rotary shaft 36 is reduced by the reduction mechanism 2 with a reduction ratio of 1 ZL and converted into the rotation of the reduction member 7, so that one rotation of the reduction member 7 corresponds to L rotation of the rotary shaft 36. Therefore, the absolute angle within L rotations of the rotary shaft 36 can be detected from the output waveform of the detection unit 15 of the multi-rotation detection unit 3.
  • the inscribed mesh planetary gear mechanism including the eccentric ring 4, the internal toothed member 5, and the external toothed member 6, the external toothed member 6, and the reduction gear
  • the reduction gear mechanism 2 with a high reduction ratio is composed of the constant speed internal gear mechanism consisting of the speed member 7, so that it can be configured as a compact shaft-through type, providing a high reduction ratio, and detecting a wide range of multi-rotation absolute angles. Is possible.
  • Fig. 4 shows a second embodiment of the present invention.
  • the multi-rotation absolute angle detection device 1 ⁇ / b> A is provided with a one-rotation detection unit 18 that detects one rotation of the rotary shaft 36 in addition to the multi-rotation detection unit 3.
  • the one-rotation detection unit 18 is provided on the outer periphery of the rotor housing 10 on the rotary shaft 36 side, and on the inner periphery of the stator housing 11 on the fixed member 9 side, facing the detected portion 19.
  • the one-rotation detection unit 18 is configured using, for example, a sensor housing in which a magnetic encoder is used as the detection unit 19 and a Hall IC is arranged as a detection unit 20 with a 90 ° phase difference.
  • a resolver rotor is used as the detected portion 19
  • a resolver stator is used as the detecting portion 20.
  • FIG. 4 shows an example in which the detected portion 19 is a resolver rotor and the detecting portion 20 is a resolver stator.
  • Other configurations are the same as those in the embodiment of FIG.
  • the detection unit 15 in the multi-rotation detection unit 3 has one sine wave or the rotation of the speed reduction member 7 during one rotation, that is, while the rotation shaft 36 rotates L. Since only a sawtooth wave is output, high-precision absolute angle detection cannot be expected.
  • the multi-rotation detection unit 3 can determine the rotation speed of the rotation shaft 36, and the single rotation detection unit 18 determines the rotation absolute angle of the rotation shaft 36. 1 Since it can be detected at the Zn rotation interval, highly accurate multi-turn absolute angle detection can be performed.
  • FIG. 5 illustrates an example of a multi-rotation absolute angle detection method using the multi-rotation absolute angle detection device 1A of the second embodiment of FIG.
  • the single-rotation detection unit 18 is composed of an output IX resolver, etc., and one sawtooth wave S1 is detected for one rotation of the rotary shaft 36.
  • the reduction ratio of reduction mechanism 2 is 1 Z5.
  • the multi-rotation detector 3 also has a force such as an output IX resolver, and detects a single sawtooth wave S2 per rotation of the speed reduction member 7.
  • FIG. 6 shows a multi-rotation absolute angle detector 1A according to the embodiment shown in FIG. 4 that can detect an absolute angle within a full L rotation (L rotation in both positive and negative rotation directions) of the rotary shaft 36.
  • An example of a rotation absolute angle detection method is shown.
  • the one-rotation detection unit 18 also has a force such as a resolver with an output IX, and one sawtooth wave per one rotation of the rotation shaft 36. S1 is detected.
  • the reduction ratio of reduction mechanism 2 shall be 1/5.
  • the multi-rotation detection unit 3 also has a force such as a resolver with an output of 1 X, and detects a single sawtooth wave S2 per rotation of the speed reduction member 7. With the reduction ratio of 1Z5.5, when the rotary shaft 36 is rotated 5 times, the sawtooth wave S1 is detected 5 times from the 1-rotation detector 18, and the sawtooth wave S2 is detected 5Z5.5 from the multi-rotation detector 3.
  • the output value S2 of the multi-rotation detector 3 is the same for the positive rotation and the negative rotation (for example, SM1, SM2), the output value S1 of the single-rotation detector 18 is positive (SS + 1, SS + 2) and negative rotation (SS—l, SS—2) are different. Therefore, it is possible to determine whether the rotation is positive or negative.
  • ⁇ is calculated in the range 0 ⁇ ⁇ ⁇ 1.
  • the value of L (L: non-integer) at the reduction ratio 1ZL of the speed reduction mechanism 2 in accordance with the number ⁇ of the sawtooth wave S1 output from the one rotation detection unit 18 is expressed by the following equation: Is set to, the difference between the positive rotation value and the negative rotation value of the output value S 1 of the single rotation detector 18 is detected when detecting the rotation of the rotary shaft 36 (r: any number). Makes it possible to make positive / negative judgments easily
  • the value of L at the reduction ratio 1ZL may be set to a value larger than the actually detected rotational speed, and only the fractional part of the value of L may be adjusted to the value of lZ (2n). Also, the fractional part of the value of L may be aZn + lZ (2n) (0 ⁇ a ⁇ n, a: integer). If the detected rotational speed r is not an integer, the reduction ratio 1ZL should be selected so that the conditions described so far are satisfied and L ⁇ r.
  • the fractional part of the L value at the reduction ratio 1ZL is matched to the value of lZ (2n), or if the fractional part of the L value is aZn + lZ (2n), the positive side in the single rotation detection unit 18
  • the phase difference between the rotation signal and the negative rotation signal is maximized, and the signal of the multi-rotation detector can be used to the maximum. This makes it easy to determine the direction of rotation and the number of rotations. Therefore, even if there is a play in the speed reduction mechanism or noise appears in the signal, multi-turn absolute angle detection can be accurately performed.
  • the accuracy of the absolute angle of the final multi-rotation is equivalent to the accuracy of the single rotation detection unit 18.
  • the angle calculation accuracy is improved as the number of peaks n of the output waveform S1 increases. Note that if the number of peaks n of the output waveform S1 of the one-rotation detector 18 is 1 ⁇ , the positive / negative rotational speed can be determined. In addition, it is necessary to determine the number of peaks corresponding to the output waveform SI of the one-rotation detection unit 18, and the accuracy of the multi-rotation detection unit 3 is also required.
  • the detection unit 20 uses two Hall ICs arranged with a phase difference of 90 degrees, and detects sinusoidal signals a and b with a phase difference of 90 degrees and one rotation per rotation (a: sine wave, b: The absolute angle of one rotation may be calculated by determining the quadrant of aZb and each output, with the value V Z2 half the power supply voltage V being 0.
  • a signal output from the multi-rotation detection unit 3 or the single rotation detection unit 18 may be electrically corrected by having a correction table.
  • correction means for correcting the signals output from the multi-rotation detection unit 3 and the single-rotation detection unit 18 to an ideal waveform.
  • the correction table has data to correct the sawtooth wave or sine wave of the ideal shape, and correction is performed using that data. It is supposed to be processed. In this case, the absolute angle detection accuracy can be further improved.
  • FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention.
  • this multi-rotation absolute angle detection device 1A has a single rotation detection unit 18, a detected unit 19 that also has a magnetic encoder force, and a sensor housing force in which Hall ICs are arranged with a 90 ° phase difference.
  • the multi-rotation detection unit 3 is also composed of a detection unit 14 that also has a magnetic encoder force and a detection unit 15 that also has a sensor housing force in which Hall ICs are arranged with a 90 ° phase difference.
  • the rotor housing 10 and the stator housing 11 are separated on the multi-rotation detection unit 3 side and the single-rotation detection unit 18 side.
  • the rotor housing 10a and the stator housing l la are provided on the multi-rotation detection unit 3 side, and the rotor housing 10b and the stator housing l ib are provided on the one-rotation detection unit 18 side.
  • the detector 18 can be installed separately, increasing design freedom.
  • Other configurations are the same as those of the embodiment of FIG.
  • the rotor housing 10 fixed to the fixed member 9 such as the rotary shaft 36 or the housing is the force shown when each component is provided on the stator housing 11.
  • the parts of the rotary shaft 36 and the fixed member 9 may be directly provided by changing the shape of the rotary shaft 36 and the fixed member 9.
  • This bearing A with a multi-rotation absolute angle detection device is used, for example, as a steering angle sensor for steering.
  • This bearing A with a multi-rotation absolute angle detection device is a multi-rotation absolute consisting of a speed reduction mechanism 2 and a multi-rotation detection unit 3 in a rolling bearing part 21 having a rotation side race ring 22, a fixed side race ring 23, and a rolling element 24.
  • An angle detection device 1 is provided.
  • the speed reduction mechanism 2 is a mechanism that converts the rotation of the rotation side raceway ring 22 into a speed reduction rotation.
  • the multi-rotation detection unit 3 detects the decelerated rotation converted by the decelerating mechanism 2.
  • the rotating side race ring 22 of the bearing portion 21 corresponds to a rotating body
  • the fixed side race ring 23 of the bearing portion 21 corresponds to a fixed member.
  • the rotating bearing ring 22 of the rolling bearing 21 is an inner ring
  • the stationary bearing ring 23 is an outer ring
  • the rolling element 24 has a ball force
  • the inner ring 22 is press-fitted and fixed to the outer periphery of the rotating shaft 36.
  • the speed reduction mechanism 2 includes an eccentric ring 4 fixed to the inner ring 22 side and rotating together with the inner ring 22, an inner toothed member 5 attached concentrically to the rotating shaft 36 on the outer ring 23 side, and an outer toothed member 6 And deceleration member 7.
  • the externally toothed member 6 is a member that rotates around the eccentric rotation center O ′ of the eccentric ring 4 by engaging with the internally toothed member 5.
  • the speed reduction member 7 is a member that is provided on the inner ring 22 side so as to be rotatable about the rotation center O of the rotation shaft 36 and is rotated from the external toothed member 6 and rotated at the same speed as the external toothed member 6.
  • a cylindrical rotor housing 10 is fixed to one end portion of the inner periphery of the inner ring 22 by press-fitting, and an eccentric ring 4 is press-fitted to the outer periphery of the rotor housing 10 in the same arrangement as in the first embodiment. It is fixed by bonding.
  • a stay is provided on the outer end of the outer ring 23 on the same end side as the projecting side of the rotor housing 10.
  • the housing 11 is fixed by press-fitting as in the first embodiment, and the inner toothed member 5 is fixed to the inner periphery of the stator and the wing 11 by press-fitting or bonding.
  • FIG. 8 shows an example in which the detected portion 14 is a magnetic encoder, and the detecting portion 15 is a sensor housing in which Hall ICs are arranged with a 90 ° phase difference.
  • the sensor housing may be integrally formed with the hole IC by a resin mold.
  • an internally meshed planetary gear mechanism including the eccentric ring 4, the internally toothed member 5, and the externally toothed member 6 and the externally toothed member 6 are provided. Since the speed reduction mechanism 2 with a high speed reduction ratio is composed of the constant speed internal gear mechanism composed of the speed reduction member 7, the multi-rotation absolute angle detection mechanism can be configured in a compact shaft-through type and a high speed reduction ratio can be obtained. And a wide range of multi-turn absolute angle detection.
  • FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention.
  • the bearing A with the multi-rotation absolute angle detection device is such that the rotor housing 10 is fixed to the outer periphery of the inner ring 22 and the stator housing 11 is fixed to the inner periphery of the outer ring 23.
  • Other configurations are the same as those of the fourth embodiment in FIG.
  • FIG. 10 shows a sixth embodiment of the present invention.
  • the bearing B with the multi-rotation absolute angle detection device is provided with a one-rotation detection mechanism 8 that detects one rotation of the rotary shaft 3 6 separately from the multi-rotation absolute angle detection device 1.
  • this is a bearing B with a multi-turn absolute angle detecting device using the multi-turn absolute angle detecting device 1A of the second embodiment in FIG.
  • the detected portion 19 is constituted by a resolver rotor
  • the detecting portion 20 is constituted by a resolver stator.
  • a multi-rotation absolute angle detection mechanism comprising a multi-rotation absolute angle detection device 1 and a single rotation detection mechanism 8 is provided between two rolling bearing portions 21A and 21B arranged in the axial direction. is set up.
  • both inner rings 22A, 22 in the two rolling bearing portions 21A, 21B The rotor housing 10 is fixed over the inner periphery of B, and the stator housing 11 is fixed over the outer periphery of both outer rings 23A and 23B.
  • the spacer 25 is provided between the outer ring 23A and the internal toothed member 5, and the spacer 25 is provided between the internal toothed member 5 and the multi-rotation detection unit detecting unit 14.
  • a spacer 26 is interposed between a detected portion 19 for detecting one rotation and an inner ring 22B.
  • stator housing 11 which is the fixed side of the 1 and 1 rotation detection mechanism 8
  • it may be movable in the axial direction (axial direction) as a clearance fit.
  • a mechanism for applying a preload to the rolling bearing portions 21A and 21B may be configured.
  • this preload application mechanism if the axial length of the spacer 25 is set to be constant, a fixed position preload can be achieved.
  • Other configurations are the same as those in the fourth embodiment in FIG.
  • FIG. 11 shows a seventh embodiment of the present invention.
  • this bearing B with a multi-rotation absolute angle detection device is a sensor housing in which one rotation detection unit 18, a detection unit 19 that also has a magnetic encoder force, and a Hall IC are arranged with a 90 ° phase difference. It is comprised with the detection part 20 which also becomes force. That is, this is a bearing B with a multi-rotation absolute angle detection device using the multi-rotation absolute angle detection device 1A of the third embodiment of FIG.
  • the sensor housing may be integrally formed with the hole IC by a resin mold.
  • the multi-rotation detection unit 3 is also composed of a detection unit 14 such as a magnetic encoder and a detection unit 15 having a sensor housing force in which Hall ICs are arranged with a 90 ° phase difference.
  • a detection unit 14 such as a magnetic encoder
  • a detection unit 15 having a sensor housing force in which Hall ICs are arranged with a 90 ° phase difference.
  • the detection housings 15 and 20 of the multi-rotation detection unit 3 and the single-rotation detection unit 18 may be formed integrally with each other so that the detection units 15 and 20 can be made compact.
  • FIG. 12 shows an eighth embodiment of the present invention.
  • the bearing B with the multi-rotation absolute angle detection device includes a rotor housing 10 that is press-fitted and fixed to the outer periphery of the inner ring 22A of one rolling bearing portion 21A, and the other housing 10A.
  • Rolling bearing The rotor housing 10B is press-fitted and fixed to the outer periphery of the inner ring 22B of the part 21B, and the stator housing 11 is press-fitted and fixed to the inner periphery of the outer ring 23A of one rolling bearing part 21A.
  • the rotor housings 10A, 10B and the stator housings 11A, 11B are connected by connecting members.
  • the multi-rotation absolute angle detection device 1 is attached to one rolling bearing portion 21A
  • the one-rotation detection mechanism 8 is attached to the other rolling bearing portion 21B.
  • the one rotation detection mechanism 8 is connected by a connecting member.
  • a separate connecting member 28 is used to connect both the rotor housings 10A and 10B
  • the multi-rotation detecting unit detection unit 15 is also used as a connecting member for connecting both the stator housings 11A and 11B.
  • the detection unit 20 for one rotation detection unit may also be used as a connecting member for connecting the stator housings 11A and 11B.
  • the single rotation detection mechanism 8 includes a rotor housing 10B, a stator housing 11B, and a single rotation detection unit 18. Other configurations are substantially the same as those of the sixth embodiment shown in FIG.
  • the multi-rotation absolute angle detection device 1 is attached to one of the rolling bearings 21 A, and the one-rotation detection mechanism 8 is attached to the other rolling bearing 21 B. Since the 1 and 1 rotation detection mechanism 8 are connected to each other, the assemblability of the multiple rotation absolute angle detection mechanism is improved.
  • FIG. 13 shows a ninth embodiment of the present invention.
  • the bearing C with the multi-rotation absolute angle detection device replaces the two rolling bearing portions 21A and 21B with one rolling bearing portion 21 and replaces one rotor housing 10A with the outer circumference of the inner ring 22.
  • the other rotor housing 10B is press-fitted and fixed to the other end of the outer periphery of the inner ring 22 at one end of the inner ring 22, respectively.
  • one stator housing 11A is press-fitted and fixed to one end portion of the inner periphery of the outer ring 23, and the other one stator housing 11B is press-fitted and fixed to the other end portion of the inner periphery of the outer ring 23.
  • An eccentric ring 4 and a speed reduction member 7 are provided on the outer periphery of the rotor housing 10A, and an inner toothed member 5 and a detection unit 15 of the multi-rotation detection unit 3 are provided on the inner periphery of the stator housing 11A, respectively.
  • the detected portion 1 of the one-rotation detecting portion 18 9 is provided with a detecting portion 20 of one rotation detecting portion 18 on the inner periphery of the stator housing 11B.
  • the multi-rotation absolute angle detection device 1 is attached to one end side of one rolling bearing portion 21, and the one-rotation detection mechanism 8 is attached to the other end side.
  • the single rotation detection mechanism 8 includes a rotor housing 10B, a stator housing 11B, and a single rotation detection unit 18.
  • FIG. 14 shows a conceptual diagram of a multi-rotation absolute angle detector used in this multi-rotation absolute angle detection method.
  • the rotating body is a rotating shaft 36 supported by a bearing (not shown), and the speed reducing mechanism 2 for detecting multiple rotations is connected to the rotating shaft 36.
  • a one-rotation detector 18 that detects the absolute rotation angle of the rotary shaft 36 is provided on the same axis as the rotary shaft 36.
  • a multi-rotation detection unit 3 that detects the absolute rotation angle of the output unit 2a is provided for the speed reduction mechanism 2.
  • the one-rotation detection unit 18 is an absolute angle detection device that outputs n sine waves or sawtooth waves for one rotation of the rotation shaft 36.
  • the one-rotation detection unit 18 also has a resolver equal force with an output of IX.
  • the multi-rotation detection unit 3 is an absolute angle detection device that outputs one sine wave or sawtooth wave per rotation of the speed reduction mechanism output unit 2a.
  • the output is an IX resolver isotropic force.
  • the rotational speed is discriminated based on the output of the multi-rotation detection unit 3, and the absolute angle during the multi-rotation can be detected accurately with the output of the single-rotation detection unit 18.
  • the one rotation detection unit 18 and the speed reduction mechanism 2 are installed at both ends of the rotation shaft 36. If the one rotation detection unit 18 and the speed reduction mechanism 2 are on the rotation shaft 36, It does not matter where it is installed. Further, although the multi-rotation detection unit 3 is not installed on the same axis as the rotation shaft 36, it may be installed on the same axis as the rotation shaft 36. Any mechanism can be used for the speed reduction mechanism 2 as long as it can decelerate the rotary shaft 36, such as a spur gear train!
  • the reduction ratio of the reduction mechanism 2 is set to 1Z5.2 or 1Z5.
  • Halfway values such as 5, that is, the value of L at a reduction ratio of 1ZL is a non-integer. This makes it possible to distinguish between positive and negative.
  • the fractional part oc of L at the reduction ratio 1ZL of multi-rotation detection unit 3 is expressed as ⁇ ⁇ ⁇ / ⁇ (0 ⁇ j8 ⁇ n—l, j8: integer)
  • ⁇ is calculated in the range of 0 ⁇ ⁇ ⁇ 1.
  • one rotation detection unit 18 outputs one sawtooth wave for one rotation of the rotating shaft 36
  • multi-rotation detection unit 3 outputs one sawtooth wave for one rotation of the speed reduction mechanism output unit 2a.
  • the output signal S 1 of the single rotation detector 18 Since the value is different between positive rotation (SS + 1, SS + 2) and negative rotation (SS-1, SS-2), it is possible to discriminate between positive and negative.
  • the reduction ratio 1ZL of the multi-rotation detector 3 is set to an appropriate value according to the number of peaks n output from the single-rotation detector 18 (n: 1, 2, 3,). If it is set to, it will be easy to discriminate even when detecting r rotation (r: integer).
  • a fractional part of the value of L may be set to the value of lZ (2n) as a reduction ratio 1ZL larger than the rotational speed that is actually desired to be detected.
  • the decimal part of the value of L may be aZn + lZ (2n) (where 0 ⁇ a ⁇ n, a: integer). If the detected rotational speed is not an integer, select a reduction ratio of 1ZL so that the conditions described so far are satisfied and L ⁇ r.
  • FIG. 17 shows a flowchart of the algorithm of this multi-rotation absolute angle detection method.
  • 15 and 16 are diagrams in which the output signal S 1 of the one-rotation detection unit 18 is superimposed on the basis of the output signal S2 of the multi-rotation detection unit 3. This algorithm will be explained based on these figures.
  • the output signals SI and S2 of the one-rotation detection unit 18 and the multi-rotation detection unit 3 that are output almost linearly during one rotation are detected.
  • the output signals SI and S2 are voltage values [V].
  • step R2 the output signal SI, S2 of this voltage value is converted to an angle (0 ° to 360 °) by calculating the ratio with the power supply voltage Vc.
  • This voltage angle conversion processing can be performed anywhere before step R6, but the calculation formula for steps R3 to R5 differs depending on where it is performed.
  • step R3 the boundary value B is calculated from the output signal S2 of the multi-rotation detector 3 obtained in step R2.
  • This boundary value B is preferably at an intermediate point between the output signal S1 + of the one-rotation detecting unit 18 during the positive-side rotation and the output signal S1 of the one-rotation detecting unit 18 during the negative-side rotation. ,.
  • the midpoint here is the center.
  • the boundary value B which is the intermediate point, is divided by the output signal S1 + of the single rotation detection unit 18 during the positive rotation and the single rotation detection unit 18 during the negative rotation, as shown in FIG. It exists on a straight line with the same inclination as the output signal S1— (this is called the boundary value curve LB).
  • the output signal S1 + of the one-rotation detector 18 during the positive rotation and the output signal S1— during the negative rotation indicate that the angle of the rotation axis 36 (horizontal axis in the figure) changes by 0 ° and the force 360 °. Since both the output value (vertical axis) and the 0 ° force change 360 °, it is a straight line with a slope of 1.
  • boundary value B is also on a straight line with a slope of 1 (boundary value line LB). Also, the phase difference P between the output signal S1 + of the single rotation detector 18 during the positive rotation and the output signal S1-of the single rotation detector 18 during the negative rotation can be easily obtained from the reduction ratio 1ZL. That's right.
  • the boundary value B exists on the boundary value curve LB, which is a straight line with a slope of 1 and an intercept PZ2. This boundary value curve LB is set in advance before the angle detection.
  • the boundary value B can be calculated by the following procedure. In FIG.
  • the angle SBa (horizontal axis) to be assigned to the boundary value curve LB is obtained from the value SB of the output signal S 2 of the multi-rotation detection unit 3, and the boundary value B on the boundary value curve LB at this angle SBa ( (Vertical axis) is obtained from the proportional expression of the following triangle.
  • step R4 a difference A between the output signal S1 of the one-rotation detection unit 18 and the boundary value B is obtained, and a positive rotation and a single rotation are discriminated based on the sign and magnitude of the difference.
  • the values of ex described in the conditions correspond to the phase error P, the angle error of the actual rotation angle detection device such as a resolver serving as the one-rotation detection unit 18 and the multi-rotation detection unit 3, and noise, respectively.
  • the value is set arbitrarily. By adjusting this value, discrimination between + rotation and one rotation can be made more accurate.
  • the rotation speed (from 1 r rotation to + r rotation) can be known from the output signal S2 of the multi-rotation detection unit 3. At this time, since there is an error in the rotation angle detection device in the multi-rotation detection unit 3, it is preferable to determine the boundary portion of the rotation speed based on the output signal S 1 of the single rotation detection unit 18. This corresponds to step R5.
  • step R6 an absolute angle ⁇ of multiple rotations is calculated from the rotation speed and the output signal S1 of the single rotation detection unit 18.
  • the accuracy of the final absolute angle is equivalent to the accuracy of the rotation angle detection device that is the one rotation detection unit 18.
  • the angle calculation accuracy improves as the number n of output waveforms increases. If the number n of peaks in the output waveform (S1) of the single-rotation detector 18 is 1 ⁇ , the output signal S1 of the single-rotation detector 18 will be at what number of peaks, in addition to determining the positive / negative rotational speed. It is necessary to determine whether the rotation is equivalent, and the accuracy of the rotation angle detection device serving as the multi-rotation detection unit 3 is also required.
  • a rotation angle detection device for example, a resolver
  • two Hall ICs arranged with a 90 ° phase difference with respect to the detected unit may be used as the one-rotation detection unit 18 and the multi-rotation detection unit 3.
  • signals p and q with a phase difference of 90 °, which makes one cycle per rotation are detected (p: sin wave, q: C0S wave), and half the value VcZ2 of the power supply voltage Vc is set to 0.
  • the absolute angle of one rotation can be calculated by determining the quadrant of each output with pZq.
  • FIG. 18 shows a usage example of the correction table of the one-rotation detection unit 18.
  • the correction table is provided with correction data for correcting the output of the actual rotation angle detection device into an ideal waveform.
  • a correction table is created for a single sawtooth wave and This is an example in which this is applied to the sawtooth waves of all mountains.
  • FIG. 19 shows a correction method having a correction table for all the sawtooth waves. Since the rotation speed is calculated in step R5 in FIG. 19, the absolute rotation angle of multiple rotations can be calculated by selecting a sawtooth correction table for the rotation speed. The angle detection accuracy is improved by having all the sawtooth correction tables.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram of a conceptual configuration of a multi-rotation absolute angle detection device that works on the second application example of the present invention.
  • the multi-rotation absolute angle detection device is a device that implements the multi-rotation absolute angle detection method according to the embodiment.
  • the rotating shaft 36, the one-rotation detection unit 18, the speed reduction mechanism 2, and the multi-rotation detection unit 3 have the configuration described above with reference to FIG.
  • the one-rotation detection unit 18 and the multi-rotation detection unit 3 are connected to an angle calculation means 28 composed of an electronic circuit or a computer.
  • the angle calculation means 28 includes a correction means 29, an angle conversion means 30, a boundary value calculation means 31, a rotation direction determination means 32, a rotation speed calculation means 33, and a multi-rotation absolute angle calculation means 34.
  • the correction unit 29 is a unit that performs the correction described in FIG. 18 or 19 and includes a correction table 35.
  • the correction table 35 is a table in which the correction data described with reference to FIG. 18 or FIG. 19 is set.
  • the angle conversion means 30 is a means for performing the processing described in step R2 in FIG.
  • the boundary value calculation means 31 is a means for calculating the boundary value by the method described together with step R3 in FIG.
  • the rotational direction discriminating means 32 is a means for discriminating the rotational direction of the rotary shaft 36 by the method described together with Step R4 in FIG.
  • the rotation speed calculation means 33 is a means for calculating the rotation speed n by the method described together with step R5 in FIG.
  • the multi-turn absolute value calculating means 34 is a means for calculating the multi-turn absolute angle by the method described together with Step R6 in FIG.
  • a reduction mechanism connected to a rotating body, and an output portion of the rotating body and the reduction mechanism
  • Each of the one-rotation detection unit and the multi-rotation detection unit is installed, and the one-rotation detection unit outputs n peaks (n: natural number) of a sine wave or sawtooth wave for one rotation of the rotation body.
  • the multi-rotation detection unit detects the absolute angle of the speed reduction mechanism output unit by outputting one sine wave or sawtooth wave per rotation of the speed reduction mechanism output unit.
  • the value of L at a reduction ratio 1ZL of the reduction mechanism is a non-integer
  • the process of performing the positive / negative determination corresponds to a curve in which the phases of these waveforms are shifted between the output waveform at the positive side rotation and the output waveform at the negative side rotation of the one rotation detection unit.
  • the boundary value curve is set, the value of the output signal of the multi-rotation detector is calculated, the boundary value on the boundary value curve is obtained, and this boundary value is compared with the value of the output signal of the single-rotation detector. Then, the positive / negative discrimination of the rotation direction is performed based on a predetermined reference.
  • the one-rotation detection unit and the multi-rotation detection unit output a sawtooth wave
  • the boundary value curve represents the output waveform of the one-rotation detection unit on the positive side.
  • the curve is shifted to the center between the phase at the time of rotation and the phase at the negative side rotation, and the difference between the boundary value and the output signal of the single rotation detection unit at the rotation angle obtained by the output signal force of the multi-rotation detection unit is obtained.
  • the combination of the positive / negative discrimination result of the difference and the magnitude discrimination result with respect to the set value of the difference is compared with a set case-determination discrimination condition to perform the positive / negative discrimination.
  • the decimal part ⁇ of L in the reduction ratio 1ZL is: a ⁇ ⁇ / ⁇ (0 ⁇ j8 ⁇ n—l, j8: integer)
  • At least one of the signals output from the multi-rotation detector and the single-rotation detector is corrected to an ideal waveform.
  • the rotation detection unit has a correction table in which correction values are set for the output sine wave or sawtooth wave over the entire range of positive and negative rotation angles to be detected, thereby determining the rotation. Therefore, the angle detection accuracy is further improved.
  • a multi-turn absolute angle detector for carrying out the method of aspect 1, comprising:
  • a rotation direction discriminating means for discriminating between positive and negative with respect to the origin position of the rotating body using a boundary value calculated from a value of the output signal of the multi-rotation detection unit according to a predetermined calculation standard;
  • the rotation direction determination means is a boundary value curve corresponding to a curve obtained by shifting the phases of these waveforms between the output waveform at the time of positive side rotation and the output waveform at the time of negative side rotation of one rotation detection unit. Is set, and the boundary value on the boundary value curve is obtained from the value of the output signal of the multi-rotation detection unit, and this boundary value is compared with the value of the output signal of the one-rotation detection unit, and the rotation direction is determined according to a predetermined standard. The positive / negative discrimination is performed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

　多回転絶対角度検出装置１は、回転体３６に固定した偏心リング４と、固定部材９に設置された内歯付き部材５と、内歯付き部材５に噛み合う外歯付き部材６と、この外歯付き部材６から回転伝達される減速部材７とからなる減速機構２を備える。外歯付き部材６は、前記偏心リング４の偏心回転中心Ｏ’上を減速比１／Ｌ（Ｌ：１を越える任意の値）で減速回転し、この外歯付き部材６と等しい速度で前記回転軸３６上を減速部材７が減速回転する。前記減速部材７には、１回転に１山の正弦波または鋸波を出力する多回転検出部３の被検出部１４を設置し、この被検出部１４と対向するように前記多回転検出部３の検出部１５を固定部材９に設置する。

Description

明 細 書
多回転絶対角度検出装置および角度検出方法
技術分野
[0001] この発明は、ステアリングの絶対的な舵角などを検出する多回転絶対角度検出装 置ならびにこの装置を備えた軸受およびその角度検出方法に関する。
背景技術
[0002] この種の多回転絶対角度検出装置として、ウォームとウォームホイールを組み合わ せた減速機構や、平歯車を並べた減速機構を用いて、 1回転以内の絶対角度を検 出するエンコーダと多回転量を検出するエンコーダ力 得られる出力信号を信号処 理回路で合成し、多回転絶対角度を検出するようにしたものが提案されている（特開
2001— 289671号公報、特開 2004— 45083号公報）。
[0003] また、ステアリングの舵角検出に用いられるものとして、ステアリングシャフトと同軸的 に大径のギヤを設けると共に、この大径ギヤと嚙合する小径ギヤを設け、大径ギヤの 外周部に 90度の間隔を隔てて配置された磁石を検出する基準位置センサの出力信 号と、小径ギヤに設けられた回転角度検出用磁石の磁力線を検出する磁気センサ の出力信号とに基づいて、ステアリングシャフトの回転角度を求めるようにしたものも 提案されて ヽる（特開 2003 - 344009号公報参照)。
[0004] さらには、遊星歯車機構の出力軸の回転をセンサで検出することにより、遊星歯車 機構の入力軸に直結される被測定物の多回転絶対角度を検出するように構成したも のも提案されて ヽる（特開 2002— 340545号公報参照)。
[0005] この他、回転角度を絶対角度として検出する機構として、軸受の回転側軌道輪に、 1回転を 1周期として磁気特性を変化させた被検出部を取付けると共に、軸受の固定 側軌道輪に前記被検出部に対向して磁気センサを取付け、電源投入時にィ-シャラ ィズ動作を行わずに絶対回転角度を検出するようにしたものが提案されている（特開 2004— 4028号公報参照）。
[0006] また、多回転の絶対角度を検出する機構として、軸受の保持器に、 1回転を 1周期 として磁気特性を変化させた被検出部を取付けると共に、軸受の固定側軌道輪に前 記被検出部に対向して磁気センサを取付け、保持器が回転側軌道輪よりも減速して 回転することを利用して、回転側軌道輪の回転絶対角度を多回転にわたって検出す るようにしたものが提案されて 、る（特開 2004— 308724号公報参照)。
[0007] しかし、ウォームとウォームホイールを組み合わせた減速機構を用いる前記特開 20
01— 289671号公報に開示の構成のものでは、減速比を大きくとれるものの、軸が 直交するので構造が複雑になり機構のスペースも大きくなる。
[0008] また、平歯車を並べた減速機構を用いる前記特開 2004— 45083号公報または特 開 2003— 344009号公報に開示の構成のものでは、センサ設置のために機構の径 方向のスペースが大きくなる。また、複数の軸を有するので軸受設置スペースを要し
、構造が複雑になる。
[0009] 遊星歯車機構を用いる前記特開 2002— 340545号公報に開示の構成のものでは 、ギヤの個数が増え、さらにそれらギヤ（特に遊星ギヤ）をどのように支持するかが課 題となる。また、減速比を稼ごうとすると、機構の径方向のスペースが大きくなる。
[0010] また、前記した各減速機を用いた多回転絶対角度検出装置では減速比分の回転 数 (例えば減速比が 1Z5であれば 5回転分)しか検出することができない。
[0011] さらに、前記特開 2004— 4028号公報に開示の構成のものでは、 1回転の絶対角 度しか検出することができない。
また、保持器に被検出部を取付ける前記特開 2004— 308724号公報の構成のも のでは、回転中もしくは回転停止 ·開始時に転動体に滑りが生じることがあるため、正 確な絶対角度検出が困難である。
発明の開示
[0012] この発明の目的は、減速機構の減速比を上げることなぐ検出装置のコンパクトィ匕 が実現でき、かつ広範囲な多回転絶対角度検出が可能な多回転絶対角度検出装 置、およびこの多回転絶対角度検出装置を備えた軸受、ならびにこの多回転絶対角 度検出装置を用いた検出方法を提供することである。
[0013] この発明の多回転絶対角度検出装置は、回転体に取り付けられる偏心リングと、固 定部材に設置され内向きの歯を持つ内歯付き部材と、外向きの歯を持ち前記内歯付 き部材に嚙み合うことで、前記偏心リングの偏心回転中心上を減速比 1ZL(L: 1を 越える任意の値)で減速回転する外歯付き部材と、この外歯付き部材から回転伝達 され前記偏心回転中心上の外歯付き部材の回転と等しい速度で前記回転軸上を前 記減速比 1ZLで減速回転する減速部材とからなる減速機構を備え、前記減速部材 に 1回転に 1山の正弦波または鋸波を出力する回転検出手段である多回転検出部 の被検出部を設置し、この被検出部と対向するように前記多回転検出部の検出部を 固定部材に設置した。前記回転体は、例えば回転軸である。
この構成〖こよると、偏心リング、内歯付き部材、および外歯付き部材からなる内接嚙 合遊星歯車機構と、外歯付き部材および減速部材からなる等速度内歯車機構とで 高減速比の減速機構が構成される。そのため、前記減速機構の減速部材の絶対位 置を検出することで、広範囲な多回転絶対角度の検出が可能となる。また、減速機 構に、前記内接嚙合遊星歯車機構と等速度内歯車機構とを用いることで、軸貫通型 の多回転絶対角度検出装置が構成できる。これらのため、軸貫通型の減速機構で高 減速比が得られ、そのためコンパクトな構成で広範囲な多回転絶対角度検出が可能 となる。前記回転体が回転軸である場合、例えば回転体が回転軸を有する軸受の回 転側軌道輪であれば、軸受を備えた各種機器や装置類に広く適用できる。
[0014] この発明において、前記被検出部を磁気エンコーダとし、前記検出部をホール IC の組み込まれたセンサハウジングとしてもよい。これにより多回転検出部を簡易な構 成のものとできる。
[0015] この発明にお!/、て、前記センサハウジング力 ホール ICと共に榭脂モールドで一体 成形されたものであると、取扱性がよい。
[0016] また、前記被検出部をレゾルバのロータ、前記検出部をレゾルバのステータとしても よい。レゾルバを用いると、高精度の検出が可能となる。
また、前記内歯付き部材を内歯車、外歯付き部材を平歯車としてもよい。この場合、 簡易な構成となる。
[0017] この発明において、前記減速部材と固定部材もしくはこれに取り付けられた部品と に、互いに当接して前記減速部材の回転範囲を限定する係合部をそれぞれ設けて もよい。この係合部を設けることで、減速部材の回転を、多回転検出部による絶対角 度検出が可能な 1回転の範囲内に限定することができる。 [0018] この発明において、多回転検出部力 出力される信号を理想波形に補正する補正 手段を用いてもよい。この補正手段を用いることにより、多回転検出部の出力特性が 綺麗な鋸波または正弦波等となっていなくても、精度よく角度検出することができる。 前記補正手段は、例えば電気的に補正するものとしてもょ 、。
[0019] この発明において、さらに、 1回転検出部を有する 1回転検出機構を備え、前記 1回 転検出部は 1回転に n山（n=l,2,3…；)の正弦波または鋸波を出力する回転検出手段 であって、前記回転体に設けられた被検出部と、この被検出部に対向して固定部材 に設置された検出部とでなるものとしてもよい。
この構成の場合、多回転検出部の出力信号により回転側軌道輪の回転数を判別 でき、その回転数と 1回転検出部の出力信号を用いることにより、より高精度な多回 転絶対角度検出を行うことができる。
[0020] この場合に、前記 1回転検出用被検出部を磁気エンコーダ、前記 1回転検出用の 検出部をホール ICが組み込まれたセンサハウジングとしてもよい。これにより、 1回転 検出部を簡易な構成とできる。
[0021] この発明において、前記 1回転検出用被検出部と多回転検出用被検出部とを磁気 エンコーダとし、前記 1回転検出用検出部と多回転検出用検出部とをホール ICの組 み込まれたセンサハウジングとし、 1回転検出用検出部と多回転検出用検出部にお けるセンサハウジングを互いに一体に成形してもよい。この構成の場合、検出部の構 成をコンパクトィ匕できる。また、前記センサハウジングを前記各検出部のホール ICと 共に榭脂モールドで一体成形してもよい。また、前記 1回転検出用の被検出部をレゾ ルバのロータ、前記 1回転検出用の検出部をレゾルバのステータとしてもよい。
[0022] この発明において、前記 1回転検出部は、前記回転体の 1回転に n山（n:自然数） の正弦波または鋸波を出力して回転体の絶対角度を検出するものとし、前記多回転 検出部は、減速機出力部の 1回転に 1山の正弦波または鋸波を出力して減速機構出 力部の絶対角度を検出するものとした多回転絶対角度検出装置であって、前記減速 機構の減速比 1ZLにおける Lの値を非整数とし、多回転検出部の出力信号の値か ら所定の計算基準で計算された境界値を用いて回転体の原点位置に対する正負の 判別を行う回転方向判別手段と、前記多回転検出部の検出値力 求められる回転 数、および前記回転方向判別手段による回転方向の正負の判別結果から回転数の 絶対値を計算する回転数計算手段と、この回転数計算手段の計算した回転数の絶 対値と前記 1回転検出部の出力信号の値とから、前記回転体の原点位置力 士 L回 転以内の回転絶対角度を算出する多回転絶対角度計算手段とを備えている。
この構成の角度検出装置とすると、減速機構の減速比を上げることなぐ回転角度 検出範囲を増加させることができて、装置のコンパクトィ匕が実現できる。
[0023] 前記回転方向判別手段は、 1回転検出部の正側回転時の出力波形と負側回転時 の出力波形の間に、これらの波形の位相をずらせた曲線に相当する境界値曲線が 設定され、多回転検出部の出力信号の値から前記境界値曲線上の境界値を求め、 この境界値と 1回転検出部の出力信号の値とを比較して所定の基準で回転方向の 正負の判別を行うものとすることができる。
[0024] このように、正負の判別を前記境界値を用いて行うことにより、高精度な検出が簡 易な計算で行える。
[0025] この発明において、前記多回転絶対角度検出装置をステアリングの舵角センサとし て用いてもよい。
ステアリングの舵角センサは、士数回転の絶対角度検出が要求されるため、この発 明のコンパクトな構成で広範囲の多回転絶対角度検出が可能という効果が有効に発 揮される。
[0026] また、この発明に係る多回転絶対角度検出装置付き軸受は、回転側軌道輪と、固 定側軌道輪と、転動体とこの発明にかかる多回転絶対角度検出装置とを有し、回転 軸を支持する軸受である。この場合、前記回転体は、前記軸受の回転側軌道輪であ り、前記固定部材は前記軸受の固定側軌道輪である。
[0027] この発明の軸受において、さらに、前述した 1回転検出部を設け、前記多回転検出 機構と 1回転検出機構とを、回転側軌道輪、固定側軌道輪、および転動体からなる 2 つの転がり軸受間に取付けた。 2つの転がり軸受間にこれらの機構を組み込むことに より、軸心のずれを防止でき、より精度よく多回転の絶対的な角度を検出することが できる。
また、前記 2つの転がり軸受に対して、予圧を付与する機構を設けてもよい。予圧を 与えることで、軸受剛性が向上し、より精度のよい回転検出が可能になる。
この予圧を付与する機構は、 2つの転がり軸受の固定側軌道輪の少なくともいずれ か一方を、 1回転検出機構と多回転検出機構の固定側に対して、アキシャル方向に 移動可能としてもよい。
[0028] この発明において、多回転検出機構を一方の転がり軸受に取付け、 1回転検出機 構をもう一方の転がり軸受に取付け、これら多回転検出機構および 1回転検出機構 を互いに連結してもよい。この構成の場合、多回転絶対角度検出機構の組立て性が 向上する。
また、前記固定側軌道輪の連結部を、 1回転検出用の検出部または多回転検出用 の検出部としてもよい。この構成の場合、連結部として別部材を設ける必要がないの で、連結構造をコンパクトィ匕できる。
[0029] この発明にかかる多回転絶対角度検出装置を用いた多回転絶対角度検出方法は 、 1回転検出機構の 1回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数を n (n=l ,2,3 • ··)とし、多回転検出機構の減速比 1ZLの Lの値の小数部分 ocを、
α≠ β /η (0≤ j8≤n—l、 j8：整数）
とする。
1回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数 nに合わ せて多回転検出のための減速機構の減速比 1ZLを適切な値に設定すれば、正方 向回転と負方向回転の判別が行えるため、減速比の 2倍の回転数まで検出すること が可能である。例えば減速比が 1Z5であれば 10回転分を検出できる。
減速比 1ZLの Lの値の小数部分 αを、
α≠ β /η (0≤ j8≤n—l、 j8：整数）
とすると、士 L回転に渡る広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。
回転方向の正負の判別で回転角度の検出範囲を増加させるため、減速機構自体 の減速比を上げる必要がなぐコンパクトな構成で広範囲の多回転絶対角度検出が 可能となる。
[0030] この発明の他の多回転絶対角度検出方法は、この発明にかかる多回転絶対角度 検出装置を用いた多回転絶対角度検出方法であって、多回転検出機構の減速比 1 ZLの Lを非整数、検出する回転数の範囲を士 r (r :整数)、 1回転検出機構の 1回転 検出部が出力する正弦波または鋸波の山数を n (n=l,2,3 · ··)とし、前記 Lの値を L = r+ 1/ (2n)とする方法である。
減速比 1ZLの Lの値を、 L=r+ lZ (2n)と選定すると、 1回転検出部における正 側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も最 大限に利用できる。そのため、回転方向、回転数の判別が容易となり、したがって減 速機構に遊びがあったり、信号にノイズが載っても、多回転絶対角度検出が精度よく 行える。
[0031] この発明のさらに他の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度 検出装置を用いた検出方法であって、多回転検出部の減速比 1ZLの Lを非整数、 検出する回転数範囲を士 r (r:整数)、 1回転検出部の回転角度検出装置が出力する 正弦波または鋸波の山数を n (n=l,2,3 · ··)とし、多回転検出部の減速比 lZLの の 値における小数部分を aZn+ lZ (2n) (0≤a<n, a:整数）とする方法である。 このように減速比 1ZLの Lの値における小数部分を aZn+ lZ (2n) (0≤a<n, a ：整数)とした場合も、 1回転検出部における正側回転の信号と負側回転の信号の位 相差が最大となり、多回転検出部の信号も最大限に利用できる。そのため、回転方 向、回転数の判別が容易となり、したがって減速機構に遊びがあったり、信号にノィ ズが載っても、多回転絶対角度検出が精度よく行える。
[0032] また、この発明のさらに他の多回転絶対角度検出装置を用いた多回転絶対角度検 出方法は、前記減速機構の減速比 1ZLにおける Lの値を非整数とし、多回転検出 部の出力信号の値力 所定の計算基準で計算された境界値を用いて回転体の原点 位置に対する正負の判別を行う過程と、前記多回転検出部の出力信号から求められ る回転数、前記正負の判別結果、および 1回転検出部で検出される出力信号から、 前記回転体の原点位置力 士 L回転以内の回転絶対角度を算出する過程とを含む この方法によると、減速機構の減速比 1ZLにおける Lの値を非整数とするため、つ まり Lの値を中途半端な値に設定するため、正回転と負回転とでは、多回転検出部 の出力信号の値が同じでも、 1回転検出部の出力信号の値が異なる。そのため、正 負を判別することができる。この正負の判別は、多回転検出部の検出値力 所定の 計算基準で計算された境界値を用いて行う。境界値を用いることにより、簡単な計算 で精度よく正負の判定を行うことができる。
このように、正負の判別が可能なため、回転角度検出範囲が増加する。減速比 1Z
Lを適切な値にすれば、回転角度検出範囲を減速比の約 2倍の回転数とできる。ま た、減速機構の減速比を上げる必要がないため、コンパクトな構成の多回転絶対角 度検出装置を実現できる。
[0034] 前記正負の判別を行う過程は、 1回転検出部の正側回転時の出力波形と負側回転 時の出力波形の間に、これらの波形の位相をずらせた曲線に相当する境界値曲線 を設定しておいて、多回転検出部の出力信号の値から前記境界値曲線上の境界値 を求め、この境界値と 1回転検出部の出力信号の値とを比較して所定の基準で回転 方向の正負の判別を行うものとする。
[0035] 前記正負の判別を行う過程は、 1回転検出部および多回転検出部が鋸波を出力す るものであり、前記正負の判別を行う過程では、前記境界値曲線が、 1回転検出部の 出力波形を、正側回転時の位相と負側回転時の位相の間における中央にずらせた 曲線であり、多回転検出部の出力信号力 得られる回転角度における前記境界値と 1回転検出部の出力信号との差を取り、その差の正負の判別結果と、差の大きさの設 定値に対する大小判別結果との組み合わせを、設定された場合分け判別条件と比 較して、前記正負の判別を行う。
このように境界値曲線 LBを正側回転時の位相と負側回転時の位相の中央とするこ とにより、誤差やノイズに対して許容範囲が広くなり、より信頼性の高い正負判定が行 える。また、場合分け判別条件を設定することで、正負判別の計算が容易に行える。 なお、 1回転検出部および多回転検出部が正弦波を出力するものである場合にも、 例えば検出部に 90° 位相差で配置されたホール IC2個から、 1回転で 1周期となる 位相差 90° の正弦波状の信号 a, bを検出し (a : sin波、 b : cos波）、電源電圧 Vcの 半分の値 VcZ2を 0として、 aZbの各出力の象限判別により 1回転の絶対角度を算 出することで鋸波を作成してから、前記のように境界値曲線を正側回転時の位相と負 側回転時の位相の中央とし、また前記場合分け判別条件を設定して正負判別を行う ことが好ましい。
図面の簡単な説明
[0036] この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭 に理解されるであろう。しカゝしながら、実施形態および図面は単なる例示および説明 のためのものであり、この発明の範囲は添付のクレームによって定まる。添付図面に おいて、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
[0037] [図 1]この発明の第 1実施形態に係る多回転絶対角度検出装置の断面図である。
[図 2]図 1における II II矢視断面図である。
[図 3]同多回転絶対角度検出装置における回転範囲限定機構の側面図である。
[図 4]この発明の第 2実施形態に係る多回転絶対角度検出装置の断面図である。
[図 5]同多回転絶対角度検出装置を用いた多回転絶対角度検出方法の一例を示す 説明図である。
[図 6]正方向回転および負方向回転にわたり、 1回転検出部と多回転検出部の出力 信号を示した波形図である。
[図 7]この発明の第 3実施形態に係る多回転絶対角度検出装置の断面図である。
[図 8]この発明の第 4実施形態にかかる多回転絶対角度検出装置付き軸受の断面図 である。
[図 9]この発明の第 5実施形態にかかる多回転絶対角度検出装置付き軸受の断面図 である。
[図 10]この発明の第 6実施形態にかかる多回転絶対角度検出装置付き軸受の断面 図である。
[図 11]この発明の第 7実施形態にかかる多回転絶対角度検出装置付き軸受の断面 図である。
[図 12]この発明の第 8実施形態にかかる多回転絶対角度検出装置付き軸受の断面 図である。
[図 13]この発明の第 9実施形態にかかる多回転絶対角度検出装置付き軸受の断面 図である。
[図 14]この発明の第 1応用例に力かる多回転絶対角度検出方法を実施する多回転 絶対角度検出装置を示す模式図である。
[図 15]正方向回転および負方向回転の 1回転検出部の出力信号を重ねて示し、これ に多回転検出部の出力信号を重ねて示す波形図である。
[図 16]境界値の説明図である。
[図 17]同多回転絶対角度検出方法のアルゴリズムを示すフローチャートである。
[図 18]出力波形の補正方法の一例を示す説明図である。
[図 19]出力波形の補正方法の他の例を示す説明図である。
[図 20] (A)および (B)は、この発明の第 2応用例に力かる多回転絶対角度検出装置 の概念構成を示す説明図およびその処理における波形の説明図である。
発明を実施するための最良の形態
[0038] この発明の第 1実施形態を図 1ないし図 3と共に説明する。この多回転絶対角度検 出装置 1は、例えばステアリングの舵角センサとして用いられるものであって、回転体 である回転軸 36の回転を減速回転に変換する減速機構 2と、この減速機構 2で変換 された減速回転を検出する多回転検出部 3とで構成される。回転軸 36は、固定部材 であるケーシング 9に軸受（図示せず)などで回転自在に支持されている。
[0039] 減速機構 2は、回転軸 36に固定された偏心リング 4と、前記ケーシング（固定部材） 9の内周に回転軸 36と同心に設置された内歯付き部材 5と、この内歯付き部材 5に嚙 み合うことで前記偏心リング 4の偏心回転中心 O'回りに回転する外歯付き部材 6と、 減速部材 7とからなる。減速部材 7は、回転軸 36の外周に回転自在に設けられ、外 歯付き部材 6から回転伝達されて外歯付き部材 6と等しい速度で回転する。
[0040] 回転軸 36の外周には円筒状のロータハウジング 10が圧入または接着により固定さ れ、このロータハウジング 10の外周に前記偏心リング 4が圧入または接着により固定 されている。偏心リング 4は、ロータハウジング 10に嵌合する内周面に対して外周面 が偏心しており、外周円の中心である偏心回転中心 O'が、回転軸 36の軸心 Oに対 して、偏った位置となる。これにより偏心リング 4は、回転軸 36と共に回転するときに 外周面が偏心回転を行う。
外歯付き部材 6は外向きの歯を持つ平歯車からなり、偏心リング 4の外周に回転自 在に嵌合することで、偏心回転中心 O'回りに回転する。図 1では図示しないが、外歯 付き部材 6を回転自在とするために、軸受を介して外歯付部材 6を偏心リング 4に設 けるのが望ましい。この場合の軸受として滑り軸受を用いれば、偏心リング 4への外歯 付き部材 6の設置構造をよりコンパクトにできる。
[0041] 固定部材 9の内周には円筒状のステータハウジング 11が圧入または接着により固 定され、このステータノ、ウジング 11の内周に前記内歯付き部材 5が圧入または接着 により固定されている。内歯付き部材 5は内向きの歯を持つ内歯車からなる。なお、 固定部材 9の内周へのステータハウジング 11の固定や、前記回転軸 36の外周への 前記ロータハウジング 10の固定は、固定部材 9の内周や回転軸 36の外周にステー タハウジング 11やロータハウジング 10の軸方向の位置決めを行う段部を設けて、ボ ルト等で固定するようにしてもよ 、。
[0042] 内歯付き部材 5の内向きの歯に、外歯付き部材 6の外向きの歯が嚙み合うことで、 回転軸 36の回転に伴い、外歯付き部材 6が偏心回転中心 O'回りに回転軸 36の回 転方向と反対方向に所定の減速比 1 ZL (L： 1を越える任意の値)で減速回転する。 この場合の内歯付き部材 5と外歯付き部材 6の関係は、一般に広く知られている内接 嚙合遊星歯車機構を構成するものである。外歯付き部材 6の歯数を Z
1、内歯付き部 材 5の歯数を Zとすると、減速比は (Z — Z ) /Zとなる。なお、ここでは歯数の差の
2 2 1 1
小さい外歯付き部材 6と内歯付き部材 5を嚙み合わせて減速させているが、歯が嚙み 合うものであれば、内歯付き部材 5および外歯付き部材 6の歯形状はどのようなもの であっても構わない。
前記外歯付き部材 6の側面には、軸方向に向けて突出する複数本の係合ピン 12 力 周方向に所定の間隔を開けて等配されて 、る。
[0043] 前記減速部材 7は、ロータハウジング 10の外周に回転自在に外嵌する環状部材で あって、ロータハウジング 10の外周に嵌まる円筒部 7aと、この円筒部 7aの一端から 外径側に延びるフランジ部 7bとでなる。そのフランジ部 7bが外歯付き部材 6の係合ピ ン 12と軸方向に対向するように、偏心リング 4に隣接して減速部材 7が配置される。
[0044] 減速部材 7におけるフランジ部 7bの外歯付き部材 6と対向する側面には、図 2に示 すように前記各係合ピン 12の係合する複数の案内凹部 13が、周方向に所定の間隔 を開けて配置されている。案内凹部 13は、偏心回転中心 O'回りに回る係合ピン 12 の案内凹部 13内での変位が許容されるように、係合ピン 12の軸径よりも十分大きい 径の円形孔に形成されて 、る。このように外歯付き部材 6の係合ピン 12が減速部材 7 の案内凹部 13に係合することにより、外歯付き部材 6の回転と等 ヽ速度で回転軸 3 6上を減速部材 7が回転する。この場合の外歯付き部材 6と減速部材 7の関係は、一 般に広く知られている等速度内歯車機構を構成する。なお、この機構において、前 記係合ピン 12を減速部材 7に設け、前記案内凹部 13を外歯付き部材 6に設けてもよ い。図 1では図示しないが、減速部材 7を回転自在とするために、軸受を介して減速 部材 7をロータハウジング 10に設けるのが望ましい。この場合の軸受として滑り軸受 を用いれば、ロータハウジング 10への減速部材 7の設置構造をよりコンパクトにできる
[0045] 外歯付き部材 6は偏心回転中心 O'回りに減速回転するので、この回転角度を直接 検出することは困難である力 前記構成により外歯付き部材 6の回転が回転軸 36の 軸心 O回りに回転する減速部材 7に伝達されることから、減速部材 7の回転を検出す ることで間接的に外歯付き部材 6の減速回転を容易に検出することができる。
[0046] 多回転検出部 3は、前記減速部材 7における円筒部 7aの外周に設けられた被検出 部 14と、この被検出部 14と対向するように固定部材 9側のステータハウジング 11の 内周に設けられた検出部 15とでなる。多回転検出部 3は、減速部材 7が 1回転する 間に、検出部 15が 1山の正弦波または鋸波を出力する。多回転検出部 3は、例えば 被検出部 14として磁気エンコーダを、検出部 15としてホール ICを 90° 位相差で配 置したセンサハウジングを用いて構成される。あるいは、例えば被検出部 14としてレ ゾルバのロータを、検出部 15としてレゾルバのステータを用いて構成される。
[0047] 図 3に示すように、減速部材 7におけるフランジ部 7bの外周、およびこれに径方向 に対向するステータハウジング 11の内周に、互いに当接して減速部材 7の回転を、 多回転検出部 3による絶対角度検出が可能な 1回転の範囲内に限定する一対の係 合部 16, 17を設けると、回転範囲を限定できる。
[0048] 次に、前記構成の多回転絶対角度検出装置 1の動作を説明する。回転軸 36が回 転すると、偏心リング 4の外周に回転自在に設けられた外歯付き部材 6が内歯付き部 材 5に嚙み合いながら、回転軸 36の回転方向と逆方向に減速比 1ZLで減速回転す る。その減速回転はロータハウジング 10の外周に回転自在に設けられた減速部材 7 に等速度で伝達される。減速部材 7の 1回転内の絶対角度は、多回転検出部 3の検 出部 15の出力波形力 検出できる。回転軸 36の回転は、減速機構 2により減速比 1 ZLで減速回転されて減速部材 7の回転に変換されるので、減速部材 7の 1回転は 回転軸 36の L回転に相当する。そこで、多回転検出部 3の検出部 15の出力波形か ら、回転軸 36の L回転以内の絶対角度を検出することができる。
[0049] このように、この多回転絶対角度検出装置 1では、偏心リング 4、内歯付き部材 5、 および外歯付き部材 6からなる内接嚙合遊星歯車機構と、外歯付き部材 6および減 速部材 7からなる等速度内歯車機構とで高減速比の減速機構 2が構成されるので、 コンパクトな軸貫通型に構成できて、高い減速比が得られ、広範囲な多回転絶対角 度検出が可能となる。
[0050] 図 4は、この発明の第 2実施形態を示す。この多回転絶対角度検出装置 1Aは、図 1の実施形態において、多回転検出部 3とは別に、回転軸 36の 1回転を検出する 1 回転検出部 18を設けたものである。 1回転検出部 18は、回転軸 36側のロータハウジ ング 10の外周に設けられた被検出部 19と、この被検出部 19に対向して固定部材 9 側のステータハウジング 11の内周に設けられた検出部 20とでなる。 1回転検出部 18 は、回転軸 36が 1回転する間に、検出部 20は n山（n= l, 2, 3· ··) (すなわち nは自 然数)の正弦波または鋸波を出力する。 1回転検出部 18は、例えば被検出部 19とし て磁気エンコーダを、検出部 20としてホール ICを 90° 位相差で配置したセンサハウ ジングを用いて構成される。あるいは、例えば被検出部 19としてレゾルバのロータを 、検出部 20としてレゾルバのステータを用いて構成される。図 4では、被検出部 19を レゾルバのロータ、検出部 20をレゾルバのステータとした例を示している。その他の 構成は図 1の実施形態の場合と同じである。
[0051] 図 1に示した第 1実施形態では、減速部材 7が 1回転する間、つまり回転軸 36が L 回転する間に、多回転検出部 3における検出部 15は 1山の正弦波または鋸波を出 力するだけであるため、高精度の絶対角度検出を期待することができない。これに対 して、この実施形態の多回転絶対角度検出装置 1Aでは、多回転検出部 3により回 転軸 36の回転数を判別でき、 1回転検出部 18により回転軸 36の回転絶対角度を 1 Zn回転間隔で検出できるので、高精度な多回転の絶対角度検出を行うことができる
[0052] 図 5は、図 4の第 2実施形態の多回転絶対角度検出装置 1Aを用いた多回転絶対 角度検出方法の一例の説明図を示す。この多回転絶対角度検出方法では、図 4の 多回転絶対角度検出装置 1Aにおいて、 1回転検出部 18が出力 IXのレゾルバなど からなり、回転軸 36の 1回転に 1山の鋸波 S1を検出する。減速機構 2の減速比は 1 Z5とする。多回転検出部 3も出力 IXのレゾルバなど力もなり、減速部材 7の 1回転に 1山の鋸波 S2を検出するものとしている。つまり、ここでは回転軸 36が 5回転すると、 1回転検出部 18から 5回の鋸波 S1が検出され、多回転検出部 3から 1回の鋸波 S2が 検出される。この場合、多回転検出部 3の出力信号 S2により回転軸 36の回転数を判 別できるため、その回転数と 1回転検出部 18の出力信号 S1を用いて 5回転以内の 絶対角度を精度よく算出することができる。
[0053] ところで、図 5に示した多回転絶対角度検出方法のように、減速機構 2の減速比 1 ZLにおける Lを L= 5のように整数に設定した場合、 L回転 (一方の回転方向での L 回転)以内の絶対角度し力検出できない。そこで、図 6に、図 4の実施形態の多回転 絶対角度検出装置 1Aを用いて、回転軸 36の士 L回転 (正負両回転方向での L回転 )以内の絶対角度の検出が可能な多回転絶対角度検出方法の一例を示す。
[0054] この多回転絶対角度検出方法では、図 4の多回転絶対角度検出装置 1Aにおいて 、 1回転検出部 18が出力 IXのレゾルバなど力もなり、回転軸 36の 1回転に 1山の鋸 波 S1を検出する。減速機構 2の減速比は、 1/5. 5とする。多回転検出部 3も出力 1 Xのレゾルバなど力もなり、減速部材 7の 1回転に 1山の鋸波 S2を検出するものとして いる。前記の減速比 1Z5. 5では、回転軸 36が 5回転すると、 1回転検出部 18から 5 回の鋸波 S1が検出され、多回転検出部 3から 5Z5. 5回の鋸波 S2が検出される。こ の場合、多回転検出部 3の出力値 S2が正側回転と負側回転とで同じ (例えば SM1, SM2)であっても、 1回転検出部 18の出力値 S1は正側回転 (SS + 1、 SS + 2)と負 側回転 (SS— l, SS— 2)とで異なる。そのため、正側回転力負側回転かを判別する ことができる。
一般に、 1回転検出部 18から出力される山の数を n (自然数)とした場合、多回転検 出部 3の減速比 lZLの Lの小数部分 aを、
α≠ β /η (0≤ j8≤n—l、 j8：整数）
とすればよい。 αは 0≤ α < 1の範囲で計算される。
特に、 1回転検出部 18から回転軸 36の 1回転に 1回の鋸波 S1を出力する本実施 形態の場合、減速比を 1Z5. 5に設定すると、 1回転検出部 18の出力値 S 1の正側 回転での値と負側回転での値の差が最大となり（電源圧 Vの半分)、正負判定を容 易に行うことができる。
[0055] 一般的に、 1回転検出部 18から出力される鋸波 S1の数 ηに合わせて、減速機構 2 の減速比 1ZLにおける L (L :非整数)の値を、次式に示すように設定すれば、回転 軸 36の士 r回転 (r:任意数)を検出する場合に、 1回転検出部 18の出力値 S 1の正側 回転での値と負側回転での値の差が最大となり、正負判定を容易に行うことができる
L=r+ l/ (2n)
[0056] 勿論、減速比 1ZLにおける Lの値を、実際に検出した回転数より大きい値として、 その Lの値の小数部分だけ lZ (2n)の値に合わせてもよい。また、 Lの値の小数部 分を aZn+ lZ (2n) (0≤a< n, a :整数）としてもよい。また、検出回転数 rが整数で ない場合は、これまで記載した条件を満たし、さらに L≥rとなるように減速比 1ZLを 選定すればよい。
前記のように減速比 1ZLにおける Lの値の小数部分だけ lZ (2n)の値に合わせ、 または Lの値の小数部分を aZn+ lZ (2n)とした場合は、 1回転検出部 18における 正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も 最大限に利用できる。そのため、回転方向、回転数の判別が容易となり、したがって 減速機構に遊びがあったり、信号にノイズが載っても、多回転絶対角度検出が精度 よく行える。
[0057] このような方式を用いると、最終的な多回転の絶対角度の精度は 1回転検出部 18 の精度と同等となる。例えば、 1回転検出部 18にレゾルバを用いた場合、一般に出 力波形 S 1の山数 nが多くなるほど角度算出精度はよくなると言われている。なお、 1 回転検出部 18の出力波形 S1の山数 nを 1 < ηとすると、正負の回転数を判別する以 外に、 1回転検出部 18の出力波形 SIが何個目の山に相当するのかを判別する必要 があり、多回転検出部 3の精度も要求される。
[0058] 以上の説明では、 1回転検出部 18として、鋸波の検出信号を出力するもの（例えば レゾルバ）を用いた場合について説明を行った力 その他にも、例えば、 1回転検出 部 18の検出部 20として、 90度位相差で配置された 2つのホール ICを用い、 1回転 で 1周期となる位相差 90度の正弦波状の信号 a, bを検出し (a:正弦波， b :余弦波）、 電源電圧 Vの半分の値 V Z2を 0として、 aZbと各出力の象限判別より 1回転の絶 対角度を算出してもよい。
[0059] また、前記した検出方法において、多回転検出部 3や 1回転検出部 18から出力さ れる信号について、補正テーブルを持ち電気的に補正するようにしてもよい。この補 正をするために、前記多回転検出部 3や 1回転検出部 18から出力される信号を理想 波形に補正する補正手段を設けている。つまり、多回転検出部 3や 1回転検出部 18 の出力特性により、出力波形が崩れている場合に、理想形状の鋸波や正弦波に補 正するデータを補正テーブルに持ち、そのデータで補正する処理とされる。この場合 にはさらに絶対角度検出精度の向上が可能となる。
[0060] 図 7は、この発明の第 3実施形態を示す。この多回転絶対角度検出装置 1Aは、図 4の第 2実施形態において、 1回転検出部 18を、磁気エンコーダ力もなる被検出部 1 9と、ホール ICを 90° 位相差で配置したセンサハウジング力もなる検出部 20とで構 成している。また、ここでは、多回転検出部 3も、磁気エンコーダ力もなる被検出部 14 と、ホール ICを 90° 位相差で配置したセンサハウジング力もなる検出部 15とで構成 している。また、ロータハウジング 10とステータハウジング 11は、多回転検出部 3側と 1回転検出部 18側で分離している。つまり、多回転検出部 3側にはロータハウジング 10aとステータハウジング l la、 1回転検出部 18側にはロータハウジング 10bとステー タハウジング l ibを設けているため、多回転検出部 3と 1回転検出部 18とを分離して 設置でき、設計の自由度が増す。その他の構成は、図 4の実施形態と同様である。
[0061] 図 4や図 7の実施形態で多回転検出部 3および 1回転検出部 18にホール ICを 90 ° 位相差で配置したセンサハウジングを用いた場合、多回転検出部 3および 1回転 検出部 18の両検出部 15, 20となるセンサハウジングを互いに一体に成形されたもの としてもよく、これにより両検出部 15, 20をコンパクトに構成できる。
[0062] なお、前記第 1〜第 3実施形態では、回転軸 36やハウジング等の固定部材 9に固 定したロータハウジング 10ゃステータハウジング 11に各部品を設けた場合を示した 力 これに限らず、回転軸 36や固定部材 9の形状を変更することで、回転軸 36や固 定部材 9に各部品を直接設けるようにしてもよ!ヽ。
[0063] 次に、この発明にかかる第 4実施形態として、第 1実施形態の多回転絶対角度検出 装置を用いた多回転絶対角度検出装置付き軸受の実施形態について説明する。こ の第 4実施形態について図 2〜3および図 8と共に説明する。
この多回転絶対角度検出装置付き軸受 Aは、例えばステアリングの舵角センサとし て用いられるものである。この多回転絶対角度検出装置付き軸受 Aは、回転側軌道 輪 22、固定側軌道輪 23、および転動体 24を有する転がり軸受部 21において、減速 機構 2および多回転検出部 3からなる多回転絶対角度検出装置 1を設けたものであ る。減速機構 2は、回転側軌道輪 22の回転を減速回転に変換する機構である。多回 転検出部 3は、減速機構 2で変換された減速回転を検出するものである。この実施形 態では、前記軸受部 21の回転側軌道輪 22が回転体に相当し、前記軸受部 21の固 定側軌道輪 23が固定部材に相当する。前記転がり軸受 21の回転側軌道輪 22が内 輪、固定側軌道輪 23が外輪、転動体 24がボール力もなり、内輪 22は回転軸 36の外 周に圧入固定される。
[0064] 減速機構 2は、内輪 22側に固定され内輪 22と共に回転する偏心リング 4と、外輪 2 3側に回転軸 36と同心に取付けられた内歯付き部材 5と、外歯付き部材 6と、減速部 材 7とからなる。外歯付き部材 6は、内歯付き部材 5に嚙み合うことで前記偏心リング 4 の偏心回転中心 O'回りに回転する部材である。減速部材 7は、内輪 22側に回転軸 36の回転中心 O回りに回転自在に設けられ前記外歯付き部材 6から回転伝達され て外歯付き部材 6と等しい速度で回転する部材である。
[0065] 内輪 22の内周の一端部側には円筒状のロータハウジング 10が圧入により固定さ れ、このロータハウジング 10の外周に、第 1実施形態と同様な配置で偏心リング 4が 圧入または接着により固定されて 、る。
[0066] 外輪 23の外周の前記ロータハウジング 10の張り出し側と同じ一端部側にはステー タハウジング 11が、第 1実施形態と同様に、圧入により固定され、このステータノ、ウジ ング 11の内周に前記内歯付き部材 5が圧入または接着により固定されて 、る。
[0067] 図 8では、被検出部 14を磁気エンコーダ、検出部 15を、ホール ICを 90° 位相差で 配置したセンサハウジングとした例を示している。この場合、センサハウジングは、ホ ール ICと共に榭脂モールドで一体成形されたものであってもよい。
[0068] 次に、上記構成の多回転絶対角度検出装置付き軸受 Aの動作を説明する。この動 作も前記第 1実施形態の場合の動作と同様であり、回転軸 36の回転は、減速機構 2 により減速比 1ZLで減速回転されて減速部材 7の回転に変換されるので、減速部材 7の 1回転は回転軸 36の L回転に相当する。そこで、多回転検出部 3の検出部 15の 出力波形から、回転軸 36の L回転以内の絶対角度を検出することができる。
[0069] このように、この多回転絶対角度検出装置付き軸受 Aでは、偏心リング 4、内歯付き 部材 5、および外歯付き部材 6からなる内接嚙合遊星歯車機構と、外歯付き部材 6お よび減速部材 7からなる等速度内歯車機構とで高減速比の減速機構 2が構成される ので、多回転絶対角度検出機構をコンパクトな軸貫通型に構成でき、かつ高い減速 比が得られて広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。
[0070] 図 9は、この発明の第 5実施形態を示す。この多回転絶対角度検出装置付き軸受 Aは、図 8の第 4実施形態において、ロータハウジング 10を内輪 22の外周に、ステー タハウジング 11を外輪 23の内周にそれぞれ固定したものである。その他の構成は図 8の第 4実施形態の場合と同様である。
[0071] 図 10は、この発明の第 6実施形態を示す。この多回転絶対角度検出装置付き軸受 Bは、図 8の第 4実施形態において、多回転絶対角度検出装置 1とは別に、回転軸 3 6の 1回転を検出する 1回転検出機構 8を設けたものである。つまり、図 4の第 2実施 形態の多回転絶対角度検出装置 1Aを用いた多回転絶対角度検出装置付き軸受 B である。被検出部 19はレゾルバのロータ、検出部 20はレゾルバのステータとでそれ ぞれ構成されている。
[0072] この第 6実施形態では、軸方向に並ぶ 2つの転がり軸受部 21A, 21Bの間に、多回 転絶対角度検出装置 1と 1回転検出機構 8とからなる多回転絶対角度検出機構が設 置されている。この場合に、 2つの転がり軸受部 21A, 21Bにおける両内輪 22A, 22 Bの内周にまたがってロータハウジング 10が固定され、両外輪 23A, 23Bの外周に またがってステータハウジング 11が固定されて 、る。
[0073] また、この第 6実施形態では、外輪 23Aと内歯付き部材 5との間にスぺーサ 25が、 内歯付き部材 5と多回転検出部用検出部 14との間にスぺーサ 26が、 1回転検出用 被検出部 19と内輪 22Bとの間にスぺーサ 27がそれぞれ介在させてある。これにより 、内歯付き部材 5、多回転検出部用検出部 14、 1回転検出部用被検出部 19の軸方 向の位置決めが図られている。なお、これらのスぺーサ 25〜27のうち、スぺーサ 25 に代えて、波ヮッシャやばねなどを介在させると共に、両転がり軸受部 21A, 21Bの 一方の外輪を、多回転絶対角度検出装置 1および 1回転検出機構 8の固定側である ステータハウジング 11に対して圧入固定とせず、隙間嵌めとして軸方向（アキシャル 方向）に移動可能としてもよい。これにより、転がり軸受部 21A, 21Bに予圧を付与す る機構を構成してもよい。さらには、この予圧付与機構において、前記スぺーサ 25の 軸方向長さを一定に設定すれば、定位置予圧とすることも可能である。その他の構 成は図 8の第 4実施形態の場合と同じである。
[0074] 図 11は、この発明の第 7実施形態を示す。この多回転絶対角度検出装置付き軸受 Bは、図 10の第 6実施形態において、 1回転検出部 18を、磁気エンコーダ力もなる被 検出部 19と、ホール ICを 90° 位相差で配置したセンサハウジング力もなる検出部 2 0とで構成している。つまり、図 7の第 3実施形態の多回転絶対角度検出装置 1Aを用 いた多回転絶対角度検出装置付き軸受 Bである。この場合、センサハウジングは、ホ ール ICと共に榭脂モールドで一体成形されたものであってもよい。また、ここでは、多 回転検出部 3も、磁気エンコーダカゝらなる被検出部 14と、ホール ICを 90° 位相差で 配置したセンサハウジング力もなる検出部 15とで構成している。その他の構成は図 1 0の実施形態と同様である。この場合、多回転検出部 3および 1回転検出部 18の両 検出部 15, 20となるセンサハウジングを互いに一体に成形されたものとしてもよぐこ れにより両検出部 15, 20をコンパクトに構成できる。
[0075] 図 12は、この発明の第 8実施形態を示す。この多回転絶対角度検出装置付き軸受 Bは、図 10の第 6実施形態において、ロータハウジング 10を、一方の転がり軸受部 2 1Aの内輪 22Aの外周に圧入固定されるロータハウジング 10Aと、他方の転がり軸受 部 21Bの内輪 22Bの外周に圧入固定されるロータハウジング 10Bとに置き換えると 共に、ステータハウジング 11を、一方の転がり軸受部 21Aの外輪 23Aの内周に圧入 固定されるステータハウジング 11Aと、他方の転がり軸受部 21Bの外輪 23Bの内周 に圧入固定されるステータハウジング 11Bとに置き換えて、両ロータハウジング 10A , 10B同士、および両ステータハウジング 11A, 11B同士をそれぞれ連結部材で連 結している。換言すれば、この実施形態では、多回転絶対角度検出装置 1を一方の 転がり軸受部 21Aに取付けると共に、 1回転検出機構 8を他方の転がり軸受部 21B に取付け、これら多回転絶対角度検出装置 1および 1回転検出機構 8を連結部材で 連結している。なお、両ロータハウジング 10A, 10Bの連結には別体の連結部材 28 が用いられ、両ステータハウジング 11A, 11Bの連結には多回転検出部用検出部 1 5が連結部材として兼用されている。この他、両ステータハウジング 11 A, 11Bの連結 に 1回転検出部用検出部 20を連結部材として兼用してもよい。これにより、連結構造 をコンパクトィ匕できる。
1回転検出機構 8は、ロータハウジング 10B、ステータハウジング 11B、および 1回 転検出部 18からなる。その他の構成は図 10の第 6実施形態と略同じである。
[0076] このように、この実施形態では多回転絶対角度検出装置 1を一方の転がり軸受 21 Aに取付け、 1回転検出機構 8をもう一方の転がり軸受 21Bに取付け、これら多回転 絶対角度検出装置 1および 1回転検出機構 8を互 、に連結して 、るので、多回転絶 対角度検出機構の組立て性が向上する。
[0077] 図 13は、この発明の第 9実施形態を示す。この多回転絶対角度検出装置付き軸受 Cは、図 12の第 8実施形態において、 2つの転がり軸受部 21A, 21Bを 1つの転がり 軸受部 21に置き換えると共に、 1つのロータハウジング 10Aを内輪 22の外周の一端 部に、他の 1つのロータハウジング 10Bを内輪 22の外周の他端部にそれぞれ圧入固 定している。また、 1つのステータハウジング 11Aを外輪 23の内周の一端部に、他の 1つのステータハウジング 11Bを外輪 23の内周の他端部にそれぞれ圧入固定してい る。ロータハウジング 10Aの外周には偏心リング 4および減速部材 7が、ステータハウ ジング 11Aの内周には内歯付き部材 5および多回転検出部 3の検出部 15がそれぞ れ設けられる。また、ロータハウジング 10Bの外周には 1回転検出部 18の被検出部 1 9が、ステータハウジング 11Bの内周には 1回転検出部 18の検出部 20がそれぞれ設 けられる。換言すれば、この実施形態では、 1つの転がり軸受部 21の一端側に多回 転絶対角度検出装置 1が、他端側に 1回転検出機構 8がそれぞれ取付けられている 。 1回転検出機構 8は、ロータハウジング 10B、ステータハウジング 11B、および 1回 転検出部 18からなる。
[0078] 前記第 1ないし第 9実施形態では偏心リング 4を使用したが、この発明は偏心リング 4を使用しない場合にも応用できる。次に、この発明の第 1応用例を図 14ないし図 20 と共に説明する。図 14は、この多回転絶対角度検出方法に用いる多回転絶対角度 検出装置の概念図を示す。回転体は、軸受（図示せず）に支持された回転軸 36であ り、この回転軸 36に、多回転検出のための減速機構 2を接続する。回転軸 36と同軸 上に、この回転軸 36の絶対的な回転角度を検出する 1回転検出部 18を設けている 。減速機構 2に対して、その出力部 2aの絶対的な回転角度を検出する多回転検出 部 3を設けている。
1回転検出部 18は、回転軸 36の 1回転に n山の正弦波または鋸波を出力する絶対 角度検出装置であり、例えば出力が IXのレゾルバ等力もなる。 nは自然数、つまり n = 1、 2、 3、…である。
多回転検出部 3は、減速機構出力部 2aの 1回転に 1山の正弦波または鋸波を出力 する絶対角度検出装置であり、例えば出力が IXのレゾルバ等力 なる。
[0079] この多回転検出部 3の出力により回転数を判別し、 1回転検出部 18の出力により精 度良く多回転中の絶対角度を検出できる。
[0080] なお、図 14では、 1回転検出部 18と減速機構 2とは回転軸 36の両端に設置してい る力 これら 1回転検出部 18および減速機構 2は、回転軸 36上であれば、どこに設 置しても構わない。また、多回転検出部 3は、回転軸 36と同軸上に設置していないが 、回転軸 36と同軸上に設置しても構わない。減速機構 2は、平歯車の歯車列など、 回転軸 36を減速できる機構であれば、どのような機構を用いても構わな!/、。
[0081] 図 14の角度検出装置を用いて角度検出するときに、図 5で説明したように、従来方 法であっても減速機構 2の減速比が 1Z5であれば、 5回転分の絶対角度を精度良く 算出することができる。しかし、これらの信号 SI, S2だけでは正回転か負回転かを判 別することができない。そのため、減速比 (分母)の回転数 (5回転)の絶対角度しか 算出することができない。
[0082] そこで、この第一の応用例では、減速機構 2の減速比を、例えば 1Z5. 2や 1Z5.
5などの中途半端な値、つまり減速比 1ZLにおける Lの値を非整数としている。これ により正負の判別が可能になる。一般に、 1回転検出部 18から出力される山の数を n (自然数）とした場合に、多回転検出部 3の減速比 1ZLにおける Lの小数部分 ocを α≠ β /η (0≤ j8≤n—l、 j8：整数）
とすればよい。 αは、 0≤ α < 1の範囲で計算される。
その様子は図 6で示したとおりである。ここでは、 1回転検出部 18は回転軸 36の 1 回転に 1山の鋸波を出力し、多回転検出部 3は減速機構出力部 2aの 1回転に 1山の 鋸波を出力している。同図からわ力るように、正側回転と負側回転とで、多回転検出 部 3の出力信号 S2の値が同じ (SMI , SM2)でも、 1回転検出部 18の出力信号 S 1 の値が正側回転 (SS + 1 , SS + 2)と負側回転 (SS— 1 , SS— 2)とで異なるため、正 負を判別することができる。特に減速比が 1Z5. 5の場合には、正側回転と負側回転 とで、 1回転検出部 18の出力信号 S 1の値の差が最大となる（電源電圧 Vcの半分と なり、角度で換算すると 180° の位相差となる)。
[0083] 次のように、 1回転検出部 18から出力される山の数 n (n : 1、 2、 3、 ···）に合わせて 多回転検出部 3の減速比 1ZLを適切な値に設定すれば、士 r回転 (r :整数)を検出 する場合にも、判別が容易となる。
L=r+ l/ (2n)
[0084] 勿論、実際に検出したい回転数よりも大きい減速比 1ZLとして、 Lの値の小数部分 だけを lZ (2n)の値に合わせてもよい。また、 Lの値の小数部を aZn+ lZ (2n) (た だし、 0≤a< n, a :整数）としてもよい。また、検出回転数が整数でない場合は、これ まで記載した条件を満たし、さらに L≥rとなるように減速比 1ZLを選定すればょ 、。
[0085] 図 17は、この多回転絶対角度検出方法のアルゴリズムのフローチャートを示す。ま た、図 15,図 16には、多回転検出部 3の出力信号 S2を基準にして、 1回転検出部 1 8の出力信号 S 1を重ね合わせた図を示す。これらの図を基に、このアルゴリズムを説 明する。 ステップ Rlの時点では、それぞれ 1回転中にほぼリニアに出力される 1回転検出部 18および多回転検出部 3の出力信号 SI, S2を検出する。出力信号 SI, S2は、電 圧値〔V〕である。
ステップ R2では、この電圧値の出力信号 SI, S2を、電源電圧 Vcとの割合を計算 して角度 (0° 〜360° )に換算する。この電圧一角度換算処理は、ステップ R6以前 のどこで行っても構わないが、どこで行うかで、ステップ R3〜R5の計算式は異なって くる。
ステップ R3では、ステップ R2で得た多回転検出部 3の出力信号 S2より、境界値 B を計算する。
[0086] この境界値 Bは、正側回転時の 1回転検出部 18の出力信号 S1 +と、負側回転時 の 1回転検出部 18の出力信号 S 1 との中間点に来ることが望ま 、。ここで言う中 間点は中央のことである。
この中間点となる境界値 Bは、図 15を見ても分力るように、正側回転時の 1回転検 出部 18の出力信号 S1 +と負側回転時の 1回転検出部 18の出力信号 S1—と同じ傾 きを持つ直線 (これを境界値曲線 LBと称す)上に存在する。正側回転時の 1回転検 出部 18の出力信号 S1 +と、負側回転時の出力信号 S1—は、回転軸 36の角度（図 中の横軸）が 0° 力も 360° 変化すると、出力値 (縦軸)も 0° 力も 360° 変化するた め、傾き 1の直線となっている。そのため、境界値 Bも傾き 1の直線 (境界値直線 LB) 上に存在する。また、正側回転時の 1回転検出部 18の出力信号 S1 +と、負側回転 時の 1回転検出部 18の出力信号 S 1 -との位相差 Pは、減速比 1ZLから容易に求め ることがでさる。
位相差 Pは、例えば、減速比 1ZLにおける Lの小数部分が 0. 5であれば、 P = 36 0° X 0. 5 = 180° 、 /Jヽ数咅分力 SO. 2であれば、 P = 360° X 0. 2 = 72° である。
[0087] 正側回転時の 1回転検出部 18の出力信号 S1 +の 0° を原点（図 15の左端）とする と、正側回転時の 1回転検出部 18の出力信号 S1 +は、傾き 切片 0の直線、負側 回転時の 1回転検出部 18の出力信号 S1—は、傾き 切片— Pの直線となる。 つまり、境界値 Bは、傾き 1、切片 PZ2の直線である境界値曲線 LB上に存在す る。この境界値曲線 LBは、角度検出時よりも前に、予め設定しておく。 [0088] 境界値 Bは次の手順で計算できる。図 16において、多回転検出部 3の出力信号 S 2の値 SBより、境界値曲線 LBに代入する角度 SBa (横軸）を求め、この角度 SBaに おける境界値曲線 LB上の境界値 B (縦軸）を、次の三角形の比例式から求める。 SB = c、原点力 X= P + 360° までの角度範囲における多回転出力信号 S2のレベル 幅を d、原点力 前記角度 SBaまでの角度範囲における境界値のレベル幅 (境界値 曲線 LB上の差）を e、原点力 X= P + 360° までの角度範囲における境界値のレ ベル幅 (境界値曲線 LB上の差）を fとしたとき、 c : d = e : fとなるような eを求め、 B = e — PZ2より、 Bを算出する。
[0089] ステップ R4では、 1回転検出部 18の出力信号 S 1と境界値 Bとの差 Aを求めて、そ の差の符号と大きさにより、 +回転と一回転の判別を行う。
1回転検出部 18の出力信号 S 1と境界値 Bとの差を A ( = S 1— B)と定義すると、図 15の場合、次の場合分け判別条件となる。
[0090] 多回転検出部 3の出力信号 S 2や 1回転検出部 18の出力信号 S 1が誤差やノイズの 全くのらない理想的な波形の場合、領域 (1)〜 ）毎に差 Aを求めていくと以下の条 件で判別できる。
〔1〕 A= PZ2の場合、正回転と判別。
〔2〕 A=— PZ2の場合、負回転と判別。
[0091] ただし、実際には多回転検出部 3の出力信号 S2や 1回転検出部 18の出力信号 S 1 が誤差やノイズを生じるため、領域 (1)〜 ）ごとに差 Aを求め、以下の条件で判別す る。
〔1〕0≤Α≤ΡΖ2 + α、もしくは Α≥360 の場合、正回転と判別。
〔2〕一 (Ρ/2 + α )≤Α< 0,もしくは Α<—360 の場合、負回転と判別。
〔3〕(1)〜 ）の領域で〔1〕〔2〕の条件を満たさず Α≤0の場合、正回転と判別。
〔4〕(1)〜 ）の領域で〔1〕〔2〕の条件を満たさず Α > 0の場合、負回転と判別。
ここで、 Α≥ 360や Αく—360、〔3〕、〔4〕の条件は、領域の境界部分の判別に用 いる（詳細は記載しない)。
[0092] 条件中に記載した exの値は、それぞれ、位相差 Pや 1回転検出部 18および多回転 検出部 3となるレゾルバ等の実際の回転角度検出装置の角度誤差やノイズなどに応 じて任意に設定される値である。この値を調整することより、 +回転と一回転の判別を より正確にすることができる。
[0093] 土の判別ができれば、多回転検出部 3の出力信号 S2により回転数（一 r回転〜 +r 回転）がわかる。このとき、多回転検出部 3における回転角度検出装置の誤差ゃノィ ズが存在するため、回転数の境界部分は 1回転検出部 18の出力信号 S 1により判別 することが好ましい。これが、ステップ R5の処理に該当する。
[0094] 最後に、ステップ R6で、回転数と 1回転検出部 18の出力信号 S1より、多回転の絶 対角度 Θを計算する。
[0095] このような方法を用いると、最終的な絶対角度の精度は、 1回転検出部 18となる回 転角度検出装置の精度と同等となる。例えば、 1回転検出部 18の回転角度検出装 置にレゾルバを用いた場合、一般に出力波形の山数 nが多くなるほど角度算出精度 は良くなると言われている。なお、 1回転検出部 18の出力波形 (S1)の山数 nを 1 <η とすると、正負の回転数を判別する以外に、 1回転検出部 18の出力信号 S1が何個 目の山に相当するかを判別する必要があり、多回転検出部 3となる回転角度検出装 置の精度も要求される。
[0096] この第 1応用例では、 1回転検出部 18および多回転検出部 3として、鋸波が出力さ れる回転角度検出装置 (例えばレゾルバ)を用いた場合の説明を行ったが、その他 に、例えば、 1回転検出部 18および多回転検出部 3として、それぞれ、被検出部に対 して 90° 位相差で配置されたホール ICを 2個用いてもよい。その場合、 1回転で 1周 期となる位相差 90° の信号 p, qを検出し (p : sin波、 q : C0S波）を検出し、電源電圧 Vcの半分の値 VcZ2を 0として、 pZqと各出力の象限判別により 1回転の絶対角度 を算出することができる。
[0097] また、回転数の判別をより確実に行い、多回転の 1回転検出部 18では角度算出精 度を向上させるためには、多回転検出部 3や 1回転検出部 18の回転角度検出装置 の補正テーブルを持つことが好まし 、。
図 18は、 1回転検出部 18の補正テーブルの使用例を示す。補正テーブルは、実 際の回転角度検出装置の出力に対して、理想の波形に補正する補正データを設け たものである。同図の例では、一つの山の鋸波に対して補正テーブルを作成し、そ れを全ての山の鋸波に適用する例である。
図 19は、全ての山の鋸波の補正テーブルを持つ補正方法を示す。図 19のステツ プ R5で回転数が計算されるため、その回転数の鋸波の補正テーブルを選択して、 多回転の絶対回転角度を計算すればよい。全ての鋸波の補正テーブルを持つ方が 、より角度検出精度が向上する。
[0098] 図 20は、この発明の第 2応用例に力かる多回転絶対角度検出装置の概念構成の 説明図である。この多回転絶対角度検出装置は、前記実施形態に係る多回転絶対 角度検出方法を実施する装置である。回転軸 36、 1回転検出部 18、減速機構 2、お よび多回転検出部 3は、図 14と共に前述した構成のものである。 1回転検出部 18お よび多回転検出部 3は、電子回路またはコンピュータで構成される角度演算手段 28 に接続されている。
角度演算手段 28は、補正手段 29、角度換算手段 30、境界値計算手段 31、回転 方向判別手段 32、回転数計算手段 33、および多回転絶対角度計算手段 34を有し ている。
[0099] 補正手段 29は、図 18または図 19で説明した補正を行う手段であり、補正テーブル 35を有している。補正テーブル 35は、図 18または図 19と共に説明した補正データ が設定されたテーブルである。角度換算手段 30は、図 17のステップ R2で説明した 処理を行う手段である。境界値計算手段 31は、図 17のステップ R3と共に説明した方 法で境界値を計算する手段である。回転方向判別手段 32は、図 17のステップ R4と 共に説明した方法で回転軸 36の回転方向を判別する手段である。回転数計算手段 33は、図 17のステップ R5と共に説明した方法で回転数 nを計算する手段である。多 回転絶対値計算手段 34は、図 17のステップ R6と共に説明した方法で多回転絶対 角度を計算する手段である。
[0100] この構成の多回転絶対角度検出方法を用いることにより、図 14ないし図 19と共に 説明した多回転絶対角度検出方法を実施することができる。
[0101] 図 14ないし図 20に示したこの発明の応用例は次の態様 1)力も 10)を含む。
[0102] 態様 1)
回転体に接続された減速機構と、前記回転体および減速機構の出力部に対して それぞれ設置された 1回転検出部および多回転検出部を有し、前記 1回転検出部は 、回転体の 1回転に n山（n:自然数)の正弦波または鋸波を出力して回転体の絶対 角度を検出するものとし、前記多回転検出部は、減速機構出力部の 1回転に 1山の 正弦波または鋸波を出力して減速機構出力部の絶対角度を検出するものとした多回 転絶対角度検出装置を用いる絶対角度検出方法であって、
前記減速機構の減速比 1ZLにおける Lの値を非整数とし、
多回転検出部の出力信号の値から所定の計算基準で計算された境界値を用いて 回転体の原点位置に対する正負の判別を行う過程と、
前記多回転検出部の出力信号から求められる回転数、前記正負の判別結果、およ び 1回転検出部で検出される出力信号から、前記回転体の原点位置から士 L回転以 内の回転絶対角度を算出する過程とを含む多回転絶対角度検出方法。
[0103] 態様 2)
前記態様 1において、前記正負の判別を行う過程は、 1回転検出部の正側回転 時の出力波形と負側回転時の出力波形の間に、これらの波形の位相をずらせた曲 線に相当する境界値曲線を設定しておいて、多回転検出部の出力信号の値力 前 記境界値曲線上の境界値を求め、この境界値と 1回転検出部の出力信号の値とを比 較して所定の基準で回転方向の正負の判別を行う。
[0104] 態様 3)
態様 2において、 1回転検出部および多回転検出部が鋸波を出力するものであり、 前記正負の判別を行う過程では、前記境界値曲線が、 1回転検出部の出力波形を、 正側回転時の位相と負側回転時の位相の間における中央にずらせた曲線であり、多 回転検出部の出力信号力 得られる回転角度における前記境界値と 1回転検出部 の出力信号との差を取り、その差の正負の判別結果と、差の大きさの設定値に対す る大小判別結果との組み合わせを、設定された場合分け判別条件と比較して、前記 正負の判別を行う。
[0105] 態様 4)
態様 1において、 1回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数を n (n:自然数 )とした場合に、前記減速比 1ZLにおける Lの小数部分 αを、 a≠ β /η (0≤ j8≤n—l、 j8：整数）
とする。
[0106] 態様 5)
態様 1において、検出する回転数の範囲を士 r (r :整数)、 1回転検出部が 1回転中 に出力する正弦波または鋸波の山数を n (n :自然数）とした場合に、前記減速比 1Z Lにおける Lの値を、
L=r+ l/ (2n)
とする。
[0107] 態様 6)
態様 1において、検出する回転数の範囲を士 r (r :整数)、 1回転検出部が出力す る正弦波または鋸波の山数を n (n :自然数）とした場合に、減速比 1ZLにおける の 小数部分を
a/n+ l/ (2n)
0≤a< n、（a :整数）
とする。
[0108] 態様 7)
態様 1において、多回転検出部および 1回転検出部から出力される少なくとも一方 の信号を理想波形に補正する。
[0109] 態様 8)
態様 1において、 1回転検出部については、検出する正負の回転角度の全範囲に わたり、出力される正弦波または鋸波に対して補正値を設定した補正テーブルを持 つことで、回転の判別が更に確実に行うことができ、角度検出精度が更に向上する。
[0110] 態様 9)
態様 1の方法を実施するための多回転絶対角度検出装置であって、
多回転検出部の出力信号の値から所定の計算基準で計算された境界値を用いて 回転体の原点位置に対する正負の判別を行う回転方向判別手段と、
前記多回転検出部の検出値から求められる回転数、および前記回転方向判別手 段による回転方向の正負の判別結果力 回転数の絶対値を計算する回転数計算手 段と、
この回転数計算手段の計算した回転数の絶対値と前記 1回転検出部の出力信号 の値とから、前記回転体の原点位置から士 L回転以内の回転絶対角度を算出する多 回転絶対角度計算手段とを備えている。
[0111] 態様 10)
態様 9において、前記回転方向判別手段は、 1回転検出部の正側回転時の出力 波形と負側回転時の出力波形の間に、これらの波形の位相をずらせた曲線に相当 する境界値曲線が設定され、多回転検出部の出力信号の値から前記境界値曲線上 の境界値を求め、この境界値と 1回転検出部の出力信号の値とを比較して所定の基 準で回転方向の正負の判別を行うものである。
[0112] 以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば 、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するで あろう。したがって、そのような変更および修正は、添付のクレーム力 定まるこの発 明の範囲内のものと解釈される。

Claims

請求の範囲
[1] 回転体に取り付けられる偏心リングと、固定部材に設置され内向きの歯を持つ内歯 付き部材と、外向きの歯を持ち前記内歯付き部材に嚙み合うことで、前記偏心リング の偏心回転中心上を減速比 1ZL (L: 1を越える任意の値)で減速回転する外歯付き 部材と、この外歯付き部材力 回転伝達され前記偏心回転中心上の外歯付き部材 の回転と等しい速度で前記回転軸上を前記減速比 1ZLで減速回転する減速部材と からなる減速機構を備え、
前記減速部材に 1回転に 1山の正弦波または鋸波を出力する回転検出手段である 多回転検出部の被検出部を設置し、この被検出部と対向するように前記多回転検出 部の検出部を固定部材に設置した多回転絶対角度検出装置。
[2] 請求項 1において、前記回転体は、回転軸である多回転絶対角度検出装置。
[3] 請求項 1にお 、て、前記被検出部を磁気エンコーダとし、前記検出部をホール IC の組み込まれたセンサハウジングとした多回転絶対角度検出装置。
[4] 請求項 1にお 、て、前記センサハウジング力 ホール ICと共に榭脂モールドで一体 成形されたものである多回転絶対角度検出装置。
[5] 請求項 1にお 、て、前記被検出部をレゾルバのロータ、前記検出部をレゾルバのス テータとした多回転絶対角度検出装置。
[6] 請求項 1にお 、て、前記内歯付き部材を内歯車、外歯付き部材を平歯車とした多 回転絶対角度検出装置。
[7] 請求項 1において、前記減速部材と固定部材もしくはこれに取り付けられた部品と に、互いに当接して前記減速部材の回転範囲を限定する係合部をそれぞれ設けた 多回転絶対角度検出装置。
[8] 請求項 1において、前記多回転検出部から出力される信号を理想波形に補正する 補正手段を設けた多回転絶対角度検出装置。
[9] 請求項 1において、さらに、 1回転検出部を有する 1回転検出機構を備え、前記 1回 転検出部は 1回転に n山（n=l,2,3…；)の正弦波または鋸波を出力する回転検出手段 であって、前記回転体に設けられた被検出部と、この被検出部に対向して固定部材 に設置された検出部とでなる多回転絶対角度検出装置。
[10] 請求項 9において、前記 1回転検出用被検出部を磁気エンコーダ、前記 1回転検 出用検出部をホール ICの組み込まれたセンサハウジングとした多回転絶対角度検 出装置。
[11] 請求項 9において、前記 1回転検出用被検出部と多回転検出用被検出部とを磁気 エンコーダとし、前記 1回転検出用検出部と多回転検出用検出部とをホール ICの組 み込まれたセンサハウジングとし、 1回転検出用検出部と多回転検出用検出部にお けるセンサハウジングを互いに一体に成形した多回転絶対角度検出装置。
[12] 請求項 9において、前記センサハウジングを前記各検出部のホール ICと共に榭脂 モールドで一体成形した多回転絶対角度検出装置。
[13] 請求項 9において、前記 1回転検出用被検出部をレゾルバのロータ、前記 1回転検 出用検出部をレゾルバのステータとした多回転絶対角度検出装置。
[14] 請求項 9において、前記多回転検出部または 1回転検出部から出力される信号を 理想波形に補正する補正手段を設けた多回転絶対角度検出装置。
[15] 請求項 9において、前記 1回転検出部は、前記回転体の 1回転に n山（n:自然数） の正弦波または鋸波を出力して回転体の絶対角度を検出するものとし、前記多回転 検出部は、減速機出力部の 1回転に 1山の正弦波または鋸波を出力して減速機構出 力部の絶対角度を検出するものとした多回転絶対角度検出装置であって、
前記減速機構の減速比 1ZLにおける Lの値を非整数とし、
多回転検出部の出力信号の値から所定の計算基準で計算された境界値を用いて 回転体の原点位置に対する正負の判別を行う回転方向判別手段と、
前記多回転検出部の検出値から求められる回転数、および前記回転方向判別手 段による回転方向の正負の判別結果力 回転数の絶対値を計算する回転数計算手 段と、
この回転数計算手段の計算した回転数の絶対値と前記 1回転検出部の出力信号 の値とから、前記回転体の原点位置から士 L回転以内の回転絶対角度を算出する多 回転絶対角度計算手段とを備えた、
多回転絶対角度検出装置。
[16] 請求項 15において、前記回転方向判別手段は、 1回転検出部の正側回転時の出 力波形と負側回転時の出力波形の間に、これらの波形の位相をずらせた曲線に相 当する境界値曲線が設定され、多回転検出部の出力信号の値から前記境界値曲線 上の境界値を求め、この境界値と 1回転検出部の出力信号の値とを比較して所定の 基準で回転方向の正負の判別を行うものである多回転絶対角度検出装置。
[17] 請求項 1において、前記多回転絶対角度検出装置をステアリングの舵角センサとし て用いた多回転絶対角度検出装置。
[18] 回転側軌道輪と、固定側軌道輪と、転動体と、請求項 1に記載の多回転絶対角度 検出装置とを有し、回転軸を支持する軸受であって、
前記回転体は、前記軸受の回転側軌道輪であり、前記固定部材は前記軸受の固 定側軌道輪である多回転絶対角度検出装置付き軸受。
[19] 請求項 18において、さらに、 1回転検出部を有する 1回転検出機構を備え、
前記 1回転検出部は 1回転に n山（n=l,2,3…；)の正弦波または鋸波を出力する回 転検出手段であって、前記回転体に設けられた被検出部と、この被検出部に対向し て固定側軌道輪に設置された検出部とでなり、
前記多回転検出機構と 1回転検出機構とを、回転側軌道輪、固定側軌道輪、およ び転動体力 なる 2つの転がり軸受間に取付けた多回転絶対角度検出装置付き軸 受。
[20] 請求項 19において、前記 2つの転がり軸受に対して、予圧を付与する機構を設け た多回転絶対角度検出装置付き軸受。
[21] 請求項 20において、前記予圧を付与する機構が、 2つの転がり軸受の固定側軌道 輪の少なくともいずれか一方を、 1回転検出機構と多回転検出機構の固定側に対し て、アキシャル方向に移動可能としたものである多回転絶対角度検出装置付き軸受
[22] 請求項 19において、多回転検出機構を一方の転がり軸受に取付け、 1回転検出機 構をもう一方の転がり軸受に取付け、これら多回転検出機構および 1回転検出機構 を互いに連結した多回転絶対角度検出装置付き軸受。
[23] 請求項 22において、前記固定側軌道輪の連結部を、 1回転検出用の検出部また は多回転検出用の検出部とした多回転絶対角度検出装置付き軸受。
[24] 請求項 9に記載の多回転絶対角度検出装置を用いた多回転絶対角度検出方法で あって、
1回転検出機構の 1回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数を n (n=l ,2,3 • ··)とし、多回転検出機構の減速比 1ZLの Lの値の小数部分 ocを、
α≠ β /η (0≤ j8≤n—l、 j8：整数）
とする多回転絶対角度検出方法。
[25] 請求項 9に記載の多回転絶対角度検出装置を用いた多回転絶対角度検出方法で あって、
多回転検出機構の減速比 1ZLの Lを非整数、検出する回転数の範囲を ±r (r :整 数)、 1回転検出機構の 1回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数を n (n=l , 2,3…；)とし、前記 Lの値を L =r+ lZ (2n)とする多回転絶対角度検出方法。
[26] 請求項 9に記載の多回転絶対角度検出装置を用いた多回転絶対角度検出方法で あって、
多回転検出機構の減速比 1ZLの Lを非整数、検出する回転数の範囲を ±r (r :整 数)、 1回転検出機構の 1回転検出部が出力する正弦波または鋸波の山数を n (n=l , 2,3…；)とし、前記 Lの少数部分を aZn+ lZ (2n) (0≤a< n, a :整数）とする多回転 絶対角度検出方法。
[27] 請求項 15に記載の多回転絶対角度検出装置を用いた多回転絶対角度検出方法 であって、
前記減速機構の減速比 1ZLにおける Lの値を非整数とし、
多回転検出部の出力信号の値から所定の計算基準で計算された境界値を用いて 回転体の原点位置に対する正負の判別を行う過程と、
前記多回転検出部の出力信号から求められる回転数、前記正負の判別結果、およ び 1回転検出部で検出される出力信号から、前記回転体の原点位置から士 L回転以 内の回転絶対角度を算出する過程とを含む多回転絶対角度検出方法。
[28] 請求項 27において、前記正負の判別を行う過程は、 1回転検出部の正側回転時の 出力波形と負側回転時の出力波形の間に、これらの波形の位相をずらせた曲線に 相当する境界値曲線を設定しておいて、多回転検出部の出力信号の値力 前記境 界値曲線上の境界値を求め、この境界値と 1回転検出部の出力信号の値とを比較し て所定の基準で回転方向の正負の判別を行う多回転絶対角度検出方法。
請求項 28において、 1回転検出部および多回転検出部が鋸波を出力するものであ り、前記正負の判別を行う過程では、前記境界値曲線が、 1回転検出部の出力波形 を、正側回転時の位相と負側回転時の位相の間における中央にずらせた曲線であり 、多回転検出部の出力信号力 得られる回転角度における前記境界値と 1回転検出 部の出力信号との差を取り、その差の正負の判別結果と、差の大きさの設定値に対 する大小判別結果との組み合わせを、設定された場合分け判別条件と比較して、前 記正負の判別を行う多回転絶対角度検出方法。
PCT/JP2006/307576 2005-04-18 2006-04-10 多回転絶対角度検出装置および角度検出方法 WO2006115029A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/918,677 US7772836B2 (en) 2005-04-18 2006-04-10 Device for detecting absolute angle of multiple rotation and angle detection method

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005-119687 2005-04-18
JP2005119687A JP4727283B2 (ja) 2005-04-18 2005-04-18 多回転絶対角度検出方法および検出装置
JP2005120464A JP4727284B2 (ja) 2005-04-19 2005-04-19 多回転絶対角度検出機構および検出方法
JP2005-120464 2005-04-19
JP2005121793A JP2006300190A (ja) 2005-04-20 2005-04-20 多回転絶対角度検出機構付き軸受およびその角度検出方法
JP2005-121793 2005-04-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006115029A1 true WO2006115029A1 (ja) 2006-11-02

Family

ID=37214654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2006/307576 WO2006115029A1 (ja) 2005-04-18 2006-04-10 多回転絶対角度検出装置および角度検出方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2006115029A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111043943A (zh) * 2018-10-15 2020-04-21 大银微系统股份有限公司 旋转轴件的偏移感测机构
CN112762883A (zh) * 2020-12-29 2021-05-07 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种襟缝翼舵面偏转角度的测量装置和测量方法
JP7334892B1 (ja) 2022-05-13 2023-08-29 ニデックドライブテクノロジー株式会社 回転角度検出装置、動力伝達装置、回転角度検出方法、およびロボット

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07332441A (ja) * 1994-06-01 1995-12-22 Fanuc Ltd 遊星歯車形減速装置
JPH085310A (ja) * 1994-06-20 1996-01-12 Tokai Rika Co Ltd 回転角検出器
JPH09218055A (ja) * 1996-02-08 1997-08-19 Daiadeitsuku Syst:Kk アブソリュートエンコーダ
JP2002125345A (ja) * 2000-10-13 2002-04-26 Nsk Ltd 小型精密モータ
JP2002166836A (ja) * 2000-11-30 2002-06-11 Nsk Ltd 車両用ステアリング装置
JP2005048671A (ja) * 2003-07-29 2005-02-24 Mitsubishi Electric Corp エンジン用吸気制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07332441A (ja) * 1994-06-01 1995-12-22 Fanuc Ltd 遊星歯車形減速装置
JPH085310A (ja) * 1994-06-20 1996-01-12 Tokai Rika Co Ltd 回転角検出器
JPH09218055A (ja) * 1996-02-08 1997-08-19 Daiadeitsuku Syst:Kk アブソリュートエンコーダ
JP2002125345A (ja) * 2000-10-13 2002-04-26 Nsk Ltd 小型精密モータ
JP2002166836A (ja) * 2000-11-30 2002-06-11 Nsk Ltd 車両用ステアリング装置
JP2005048671A (ja) * 2003-07-29 2005-02-24 Mitsubishi Electric Corp エンジン用吸気制御装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111043943A (zh) * 2018-10-15 2020-04-21 大银微系统股份有限公司 旋转轴件的偏移感测机构
CN111043943B (zh) * 2018-10-15 2021-09-03 大银微系统股份有限公司 旋转轴件的偏移感测机构
CN112762883A (zh) * 2020-12-29 2021-05-07 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种襟缝翼舵面偏转角度的测量装置和测量方法
CN112762883B (zh) * 2020-12-29 2023-01-13 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种襟缝翼舵面偏转角度的测量装置和测量方法
JP7334892B1 (ja) 2022-05-13 2023-08-29 ニデックドライブテクノロジー株式会社 回転角度検出装置、動力伝達装置、回転角度検出方法、およびロボット
JP2023167826A (ja) * 2022-05-13 2023-11-24 ニデックドライブテクノロジー株式会社 回転角度検出装置、動力伝達装置、回転角度検出方法、およびロボット

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5081553B2 (ja) 回転検出装置および回転検出装置付き軸受
US7772836B2 (en) Device for detecting absolute angle of multiple rotation and angle detection method
US8803510B2 (en) Rotation detecting device and bearing having rotation detecting device
JP5583317B2 (ja) 回転検出装置および回転検出装置付き軸受
US10132649B2 (en) Apparatus and method for the redundant, absolute position determination of a movable body
WO2018198779A1 (ja) 回転角度検出装置及び回転角度検出方法
US8278914B2 (en) Rotation angle detector
US20090219016A1 (en) System for Detecting an Absolute Angular Position by Differential Comparison, Rolling Bearing and Rotary Machine
KR20190035910A (ko) 샤프트의 절대 회전 각도를 결정하기 위한 센서 시스템, 샤프트의 절대 회전 각도를 결정하기 위한 방법, 및 센서 시스템을 갖는 차량
WO2006115029A1 (ja) 多回転絶対角度検出装置および角度検出方法
JP2005140557A (ja) 舵角検出装置
JP4727284B2 (ja) 多回転絶対角度検出機構および検出方法
JP2009069092A (ja) 回転検出装置および回転検出装置付き軸受
EP1783461B1 (en) Bearing with absolute angle sensor
JP2006300190A (ja) 多回転絶対角度検出機構付き軸受およびその角度検出方法
JP4727283B2 (ja) 多回転絶対角度検出方法および検出装置
JP4218290B2 (ja) 回転角検出装置
JP4393783B2 (ja) 回転センサ付軸受
JP2005195126A (ja) 多回転センサ付軸受
JP2007155635A (ja) ロータリエンコーダ
JP2004020548A (ja) 回転状態検出装置付転がり軸受
JP2007271372A (ja) 回転センサ
JP2007271330A (ja) 回転センサ
JP5159438B2 (ja) 回転検出装置付き軸受
JP2009288123A (ja) 回転検出装置付き軸受

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11918677

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06731523

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1