JP2013088154A - 回転角度検出装置及びこれを用いた回転角度検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】主に自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムに関し、簡易な構成で、確実な回転角度の検出が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】回転角度検出装置１３と１３Ａの制御手段１２と１２Ａが、算出した回転角度を各々異なる所定時間後に出力すると共に、これらを接続し、他からの回転角度を検知した場合には、回転角度を出力しないように形成することによって、複数の回転角度検出装置１３や１３Ａを用いた場合でも、車両の電子回路１１には一つの回転角度の信号しか入力されないため、電子回路１１の負荷が少なくなると共に、万が一、一方に故障等が生じた場合でも、他方からは回転角度が出力されるため、簡易な構成で、確実な回転角度の検出が可能なものを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムに関するものである。

近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転角度検出装置を用いてステアリングの回転角度を検出し、これを用いて車両の各種制御を行うものが増えている。

このような従来の回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムについて、図３及び図４を用いて説明する。

図３は従来の回転角度検出システムのブロック回路図、図４は同回転角度検出装置の斜視図であり、同図において、１は外周に平歯車が形成された回転体で、内周には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する一対の突起が設けられている。

そして、２は外周に平歯車が形成された第一の検出体、３は外周に第一の検出体２とは歯数の異なる平歯車が形成された第二の検出体で、第一の検出体２と第二の検出体３の平歯車が、回転体１の平歯車に各々噛合している。

また、４は第一の検出体２と第二の検出体３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面には複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体２の中央に装着された磁石５と、第二の検出体３の中央に装着された磁石６との対向面には、磁気検出素子７と８が各々装着されている。

そして、このように対向した磁石５と磁気検出素子７によって第一の検出手段が、同じく磁石６と磁気検出素子８によって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板４にはマイコン等の電子部品によって、配線パターンを介して磁気検出素子７と８に接続された制御手段９が形成されている。

さらに、これらの回転体１や第一の検出体２、第二の検出体３が絶縁樹脂製の下ケース（図示せず）底面に回転可能に保持されると共に、これらの上面を絶縁樹脂製の上ケース（図示せず）が覆って、回転角度検出装置１０が構成されている。

また、図３において、１０Ａは回転角度検出装置１０と同様に形成された回転角度検出装置で、第一の検出体２Ａと第二の検出体３Ａの平歯車が、回転体１Ａの平歯車に各々噛合すると共に、第一の検出体２Ａと第二の検出体３Ａ中央の磁石（図示せず）と対向した磁気検出素子７Ａと８Ａに、制御手段９Ａが接続されている。

そして、このように構成された回転角度検出装置１０と１０Ａが上下に配置され、回転体１と１Ａ内周にステアリング軸が挿通されて、自動車に装着されると共に、制御手段９と９Ａがコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の電子回路１１に接続されて、回転角度検出システムが構成される。

以上の構成において、ステアリングを回転すると、回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体２と第二の検出体３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石５や６も回転して、この磁石５や６の変化する磁力を磁気検出素子７と８が検出し、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段９へ入力される。

なお、この時、第一の検出体２と第二の検出体３は平歯車の歯数が異なっているため、磁気検出素子７と８から出力されるデータ波形は、形状が異なり位相差のある検出信号となる。

そして、この第一の検出体２と第二の検出体３からの二つの異なる検出信号と各々の平歯車の歯数から、制御手段９が所定の演算を行って回転体１、すなわちステアリングの回転角度を算出すると共に、この回転角度と回転角度検出装置１０に固有の識別番号が、自動車本体の電子回路１１へ出力される。

また、この時、同時に回転体１Ａも回転し、これに連動して第一の検出体２Ａと第二の検出体３Ａも各々回転するため、磁気検出素子７Ａと８Ａからも検出信号が制御手段９Ａへ出力され、制御手段９Ａが回転体１Ａの回転角度を算出すると共に、この回転体１と同等の回転体１Ａの回転角度と、回転角度検出装置１０Ａに固有の識別番号が、制御手段９Ａから電子回路１１へ出力される。

つまり、電子回路１１へは制御手段９と９Ａから、回転体１と１Ａの同等の回転角度と、回転角度検出装置１０と１０Ａでは異なる識別番号の、複数の信号が入力されるが、この時、電子回路１１が装置毎に異なる識別番号を判別し、通常は一方の、例えば制御手段９からの回転角度のみを用いて車両の、例えばパワーステアリング装置やブレーキ装置等の様々な制御を行う。

ただし、万が一、回転角度検出装置１０と１０Ａのいずれかに故障等が生じ、制御手段９または９Ａの一方からのみ回転角度と識別番号が入力された場合には、例えば制御手段９からはこれらの信号が入力されず、制御手段９Ａからのみ信号が入力された場合には、電子回路１１がこの識別番号を判別すると共に、制御手段９Ａからの回転角度を用いて、車両の様々な制御を行う。

すなわち、複数の回転角度検出装置１０と１０Ａを用い、これらの制御手段９と９Ａから、回転角度と識別番号を電子回路１１へ各々出力することで、万が一いずれかに故障等が生じた場合でも、車両の様々な制御に支障をきたさないように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０１０−３８６８２号公報

しかしながら、上記従来の回転角度検出装置及びこれを用いた回転角度検出システムにおいては、複数の制御手段９と９Ａから回転角度と識別番号が、電子回路１１へ各々出力され、これを電子回路１１が判別して車両の各種制御を行っているため、実際には回転角度検出装置以外にも、他のブレーキやアクセル等の多くのセンサからも様々な信号が入力され、これらの演算や処理を行っている電子回路１１の負荷が増え、煩雑なものになってしまうという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、回転角度検出装置の制御手段が、検出手段からの検出信号により算出した回転角度を所定時間後に出力すると共に、回転角度を出力する時間の異なる複数の回転角度検出装置の制御手段を接続し、他の回転角度検出装置からの回転角度を検知した場合には、制御手段が回転角度を出力しないようにして回転角度検出システムを構成したものであり、複数の回転角度検出装置を用いた場合でも、車両の電子回路には一つの回転角度の信号しか入力されないため、電子回路の負荷が少なくなると共に、万が一、一方に故障等が生じた場合でも、他方からは回転角度が出力されるため、簡易な構成で、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムを得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、簡易な構成で、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムを実現できるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態による回転角度検出システムのブロック回路図 同回転角度検出装置の斜視図 従来の回転角度検出システムのブロック回路図 同回転角度検出装置の斜視図

以下、本発明の一実施の形態について、図１及び図２を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出システムのブロック回路図、図２は同回転角度検出装置の斜視図であり、同図において、１は絶縁樹脂または金属製の回転体で、外周には平歯車が形成されると共に、内周には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する一対の突起が設けられている。

そして、２は絶縁樹脂または金属製の第一の検出体、３は同じく第二の検出体で、第一の検出体２外周の平歯車が回転体１外周の平歯車に噛合すると共に、第二の検出体３外周の第一の検出体２とは歯数の異なる平歯車が、第一の検出体２外周の平歯車に噛合している。

なお、これらの歯車の直径及び歯数は、回転体１が最も大きく、第一の検出体２、第二の検出体３の順に小さくなっており、例えば、回転体１の歯数が４８、第一の検出体２の歯数が３２、第二の検出体３の歯数が２８となっている。

また、４は第一の検出体２と第二の検出体３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面には複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体２の中央に装着された磁石５と、第二の検出体３の中央に装着された磁石６との対向面には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子等の磁気検出素子７と８が各々装着されている。

そして、このように対向した磁石５と磁気検出素子７によって第一の検出手段が、同じく磁石６と磁気検出素子８によって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板４にはマイコン等の電子部品によって、配線パターンを介して磁気検出素子７と８に接続された制御手段１２が形成されている。

さらに、これらの回転体１や第一の検出体２、第二の検出体３が絶縁樹脂製の下ケース（図示せず）底面に回転可能に保持されると共に、これらの上面を絶縁樹脂製の上ケース（図示せず）が覆って、回転角度検出装置１３が構成されている。

また、図１において、１３Ａは回転角度検出装置１３と同様に形成された回転角度検出装置で、第一の検出体２Ａの平歯車が回転体１Ａの平歯車に、第二の検出体３Ａの平歯車が第一の検出体２Ａの平歯車に各々噛合すると共に、第一の検出体２Ａと第二の検出体３Ａ中央の磁石（図示せず）と対向した磁気検出素子７Ａと８Ａに、制御手段１２Ａが接続されている。

さらに、回転角度検出装置１３と１３Ａの制御手段１２と１２Ａは、算出した回転角度を各々異なる所定時間後、例えば制御手段１２は１ｍ秒後に、制御手段１２Ａは３ｍ秒後に出力するように形成されると共に、他の回転角度検出装置からの回転角度を検知した場合には、回転角度を出力しないように形成されている。

そして、このように構成された回転角度検出装置１３と１３Ａが上下に配置され、回転体１と１Ａ内周にステアリング軸が挿通されて、自動車に装着されると共に、制御手段１２と１２Ａがコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の電子回路１１に接続され、さらに制御手段１２と１２Ａが接続されて、回転角度検出システムが構成される。

以上の構成において、ステアリングを回転すると、回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体２が、第一の検出体２に連動して第二の検出体３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石５や６も回転して、この磁石５や６の変化する磁力を磁気検出素子７と８が検出し、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段１２へ入力される。

なお、この時、第一の検出体２と第二の検出体３は平歯車の歯数が異なっているため、磁気検出素子７と８から出力されるデータ波形は、形状が異なり位相差のある検出信号となる。

そして、この第一の検出体２と第二の検出体３からの二つの異なる検出信号と各々の平歯車の歯数から、制御手段１２が所定の演算を行って回転体１、すなわちステアリングの回転角度を算出すると共に、この回転角度を所定時間後、例えば１ｍ秒後に自動車本体の電子回路１１と制御手段１２Ａへ出力する。

また、この時、同時に回転体１Ａも回転し、これに連動して第一の検出体２Ａと第二の検出体３Ａも各々回転するため、磁気検出素子７Ａと８Ａからも検出信号が制御手段１２Ａへ出力され、制御手段１２Ａが回転体１Ａの回転角度を算出するが、制御手段１２Ａは算出した回転角度を例えば３ｍ秒後に出力するように形成され、これを出力する前に制御手段１２からの回転角度をすでに検知しているため、電子回路１１へは回転角度を出力しない。

したがって、電子回路１１には制御手段１２からの回転角度のみが入力され、この回転角度を用いて、例えばパワーステアリング装置やブレーキ装置等の、車両の様々な制御が行われる。

つまり、制御手段１２と１２Ａが、算出した回転角度を各々異なる所定時間後に出力すると共に、他からの回転角度を検知した場合には、回転角度を出力しないように形成することで、車両の電子回路１１には制御手段１２からの一つの回転角度の信号しか入力されないため、実際には回転角度検出装置以外にも、他のブレーキやアクセル等の多くのセンサからも様々な信号が入力され、これらの演算や処理を行っている電子回路１１の負荷を低減できるようになっている。

さらに、万が一、回転角度検出装置１３と１３Ａのいずれかに故障等が生じた場合には、例えば回転角度検出装置１３に故障等が生じた場合には、制御手段１２から回転角度が出力されず、制御手段１２Ａがこれを検知しないため、この場合には制御手段１２Ａから回転体１と同等の回転体１Ａの回転角度が電子回路１１へ出力され、この制御手段１２Ａからの回転角度を用いて、電子回路１１が車両の様々な制御を行う。

すなわち、制御手段１２と１２Ａが、他からの回転角度を検知した場合には回転角度を出力しないが、検知しない場合には回転角度を出力するように形成されているため、回転角度検出装置１３と１３Ａの一方に、万が一故障等が生じた場合でも、故障していない他方からは回転角度が出力され、これによって電子回路１１が車両の様々な制御を行うことが可能なようになっている。

つまり、制御手段１２と１２Ａが、算出した回転角度を各々異なる所定時間後に出力するようにして、回転角度検出装置１３と１３Ａを形成すると共に、この制御手段１２と１２Ａを接続し、他からの回転角度を検知した場合には、制御手段１２や１２Ａが回転角度を出力しないようにして回転角度検出システムを構成することで、電子回路１１の負荷を低減すると共に、万が一、一方に故障等が生じた場合でも、他方からは回転角度が出力されるため、簡易な構成で、確実な回転角度の検出が行えるように構成されている。

このように本実施の形態によれば、回転角度検出装置１３と１３Ａの制御手段１２と１２Ａが、算出した回転角度を各々異なる所定時間後に出力すると共に、これらを接続し、他からの回転角度を検知した場合には、回転角度を出力しないように形成することによって、複数の回転角度検出装置１３や１３Ａを用いた場合でも、車両の電子回路１１には一つの回転角度の信号しか入力されないため、電子回路１１の負荷が少なくなると共に、万が一、一方に故障等が生じた場合でも、他方からは回転角度が出力されるため、簡易な構成で、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムを得ることができるものである。

なお、以上の説明では、回転体１の平歯車に第一の検出体２の平歯車が噛合し、この第一の検出体２に第二の検出体３の平歯車が噛合した構成について説明したが、背景技術の項で説明したような、回転体１の平歯車に第一の検出体２と第二の検出体３の平歯車の両方を噛合させた構成のものや、あるいは一つだけの検出体の平歯車を回転体１の平歯車に噛合させた構成のものとしても、本発明の実施は可能である。

本発明による回転角度検出装置及びこれを用いた回転角度検出システムは、簡易な構成で、確実な回転角度の検出が可能なものが得られ、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に有用である。

１、１Ａ 回転体
２、２Ａ 第一の検出体
３、３Ａ 第二の検出体
４ 配線基板
５、６ 磁石
７、７Ａ、８、８Ａ 磁気検出素子
１１ 電子回路
１２、１２Ａ 制御手段
１３、１３Ａ 回転角度検出装置

Claims (2)

1. ステアリングに連動して回転する回転体と、この回転体に連動して回転する検出体と、この検出体の回転を検出する検出手段と、この検出手段からの検出信号により上記回転体の回転角度を算出する制御手段からなり、上記制御手段が算出した回転角度を所定時間後に出力する回転角度検出装置。
2. 請求項１記載の、回転角度を出力する時間の異なる複数の回転角度検出装置の制御手段を接続すると共に、他の回転角度検出装置からの回転角度を検知した場合には、上記制御手段が回転角度を出力しない回転角度検出システム。

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