CN111486786A - 旋转角检测装置 - Google Patents

旋转角检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111486786A
CN111486786A CN201911378097.9A CN201911378097A CN111486786A CN 111486786 A CN111486786 A CN 111486786A CN 201911378097 A CN201911378097 A CN 201911378097A CN 111486786 A CN111486786 A CN 111486786A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotation angle
difference
driven gear
main drive
drive gear
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN201911378097.9A
Other languages
English (en)
Inventor
吉濑浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
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
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
Publication of CN111486786A publication Critical patent/CN111486786A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • 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
    • 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
    • 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
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/036—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
    • 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
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/02—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means
    • G01D5/04—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means using levers; using cams; using gearing
    • 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
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
    • G01D5/165—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance by relative movement of a point of contact or actuation and a resistive track
    • G01D5/1655—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance by relative movement of a point of contact or actuation and a resistive track more than one point of contact or actuation on one or more tracks
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明公开了旋转角检测装置。旋转角检测装置(10)包括：主驱动齿轮(11)；两个从动齿轮(12、13)；两个传感器(17、18)，其检测两个从动齿轮(12、13)各自的旋转角；以及计算电路(19)，被配置成基于两个从动齿轮(12、13)各自的旋转角来计算主驱动齿轮(11)的旋转角。计算电路(19)包括差计算电路(22)和磨损检测电路(25)。差计算电路(22)被配置成计算第一差。磨损检测电路(25)被配置成通过由差计算电路(22)计算的第一差的值与第一理想值之间的比较来检测两个从动齿轮(12、13)的磨损。

Description

旋转角检测装置
技术领域
本发明涉及旋转角检测装置。
背景技术
例如，日本未审查的专利申请公开(PCT申请的译文)第11-500828号(JP 11-500828 A)描述了旋转角检测装置，其包括与轴一起旋转的主驱动齿轮和与主驱动齿轮啮合的两个从动齿轮。两个从动齿轮具有不同的齿数，因此随着主驱动齿轮的旋转而产生不同的旋转角。旋转角检测装置通过与两个从动齿轮对应地设置的传感器检测两个从动齿轮的旋转角，并且基于检测到的旋转角计算主驱动齿轮的旋转角。
发明内容
在根据JP 11-500828 A的旋转角检测装置中，从动齿轮的齿可能随着正常使用而被磨损数年。由于旋转角检测装置基于从动齿轮的旋转角来计算主驱动齿轮的旋转角，因此计算从动齿轮的旋转角的精度进而计算主驱动齿轮的旋转角的精度可能会由于从动齿轮的磨损而降低。
本发明允许检测从动齿轮的磨损。
本发明的一个方面提供了一种旋转角检测装置。旋转角检测装置包括：主驱动齿轮，被配置成以集成的方式与旋转检测目标一起旋转；两个从动齿轮，被配置成具有不同的齿数并且与主驱动齿轮啮合；两个传感器，被配置成检测所述两个从动齿轮各自的旋转角；以及计算电路，被配置成基于通过所述两个传感器检测到的两个从动齿轮各自的旋转角来计算主驱动齿轮的旋转角。计算电路包括差计算电路和磨损检测电路。差计算电路被配置成计算第一差。第一差是通过所述两个传感器检测到的两个从动齿轮各自的旋转角之间的差。磨损检测电路被配置成通过由差计算电路计算出的第一差的值与第一理想值之间的比较来检测两个从动齿轮的磨损。第一理想值是通过所述两个传感器检测到的两个从动齿轮各自的旋转角之间的理想差。
在发生两个从动齿轮磨损的情况下，通过所述两个传感器检测到的两个从动齿轮各自的旋转角中产生由于磨损导致的误差。在这种情况下，在两个从动齿轮各自的旋转角之间的差的值中也会产生与两个从动齿轮的磨损度相对应的误差。因此，利用上述配置，通过由所述两个传感器检测到的两个从动齿轮各自的旋转角之间的差与作为由所述两个传感器检测到的两个从动齿轮各自的旋转角之间的理想差的第一理想值的比较，能够检测两个从动齿轮的磨损。
在上述旋转角检测装置中，磨损检测电路可以被配置成当由差计算电路计算的第一差的值是在参考第一理想值而确定的允许范围之外的值时，检测到两个从动齿轮被磨损。
利用上述配置，抑制了对两个从动齿轮的磨损的过度确定。在仅基于两个从动齿轮各自的旋转角之间的差与作为两个从动齿轮各自的旋转角之间的理想差的理想值之间的比较来确定从动齿轮的磨损的情况下，引起以下关注。即，由于两个从动齿轮的尺寸公差，两个从动齿轮的各自的旋转角之间的差的值可能与理想值不同，并且即使在这种情况下也可以确定从动齿轮的磨损。另外，也可以想到，根据产品规格等来允许从动齿轮的磨损度。因此，在上述配置中，优选的是，基于两个从动齿轮各自的旋转角之间的差的值是否是在参照差的理想值而确定的允许范围内的值来确定从动齿轮的磨损。
在上述旋转角检测装置中，计算电路可以包括斜率调整电路，所述斜率调整电路将第一斜率和第二斜率调整为具有相同的斜率。第一斜率可以是两个从动齿轮中的一个从动齿轮的旋转角的变化量相对于主驱动齿轮的旋转角的变化量的比例。第二斜率可以是两个从动齿轮中的另一个从动齿轮的旋转角的变化量相对于主驱动齿轮的旋转角的变化量的比例。差计算电路可以被配置为计算第二差。第二差可以是在由斜率调整电路进行斜率调整之后两个从动齿轮各自的旋转角之间的差。磨损检测电路可以被配置成通过由差计算电路计算的第二差的值与第二理想值之间的比较来检测两个从动齿轮的磨损。第二理想值可以是由斜率调整电路进行斜率调整之后两个从动齿轮各自的旋转角之间的理想差。
利用上述配置，通过斜率调整电路进行斜率调整之后的两个从动齿轮各自的旋转角之间的差的值针对每个周期对于主驱动齿轮的旋转角是特定的，在每个周期中，斜率调整之后的两个从动齿轮各自的旋转角相对于主驱动齿轮的旋转角的变化而重复地上升和下降。另外，斜率调整之后的两个从动齿轮各自的旋转角之间的差的值相对于主驱动齿轮的旋转角的变化以类似于矩形波的形式而变化。因此，磨损检测电路能够容易地将斜率调整之后的两个从动齿轮各自的旋转角之间的差的值识别为图案(pattern)，并且因此能够容易地在斜率调整之后的两个从动齿轮各自的旋转角之间的差的值与该差的理想值之间进行比较。因此，斜率调整之后的两个从动齿轮各自的旋转角之间的差的值适用于检测两个从动齿轮的磨损。
在上述旋转角检测装置中，主驱动齿轮和两个从动齿轮可以由合成树脂制成。利用上述配置，两个从动齿轮容易磨损，然而能够抑制齿轮啮合期间的异常声音的生成。因此，特别需要检测两个从动齿轮的磨损。
在上述旋转角检测装置中，旋转检测目标可以是车辆的转向装置中的转向轴或小齿轮轴。
利用根据本发明的旋转角检测装置，能够检测从动齿轮的磨损。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是示出根据实施方式的旋转角检测装置的示意性配置的框图；
图2是根据实施方式的微型计算机的框图；
图3是指示根据实施方式的第一从动齿轮的旋转角与主驱动齿轮的旋转角之间的关系以及第二从动齿轮的旋转角与主驱动齿轮的旋转角之间的关系的曲线图；
图4是指示根据实施方式的斜率调整之后的第一从动齿轮的旋转角与主驱动齿轮的旋转角之间的关系以及斜率调整之后的第二从动齿轮的旋转角与主驱动齿轮的旋转角之间的关系的曲线图；
图5是指示根据实施方式的斜率调整之后的第一从动齿轮的旋转角与斜率调整之后的第二从动齿轮的旋转角之间的差和主驱动齿轮的旋转角之间的关系的曲线图；
图6是指示根据实施方式的主驱动齿轮的实际旋转角与主驱动齿轮的旋转角(绝对值)之间的关系的曲线图；
图7是指示根据实施方式的斜率调整之后的第一从动齿轮的旋转角与斜率调整之后的第二从动齿轮的旋转角之间的差的允许范围的曲线图；以及
图8是根据实施方式的用于计算主驱动齿轮的旋转角的表格。
具体实施方式
下面将描述根据实施方式的旋转角检测装置。如图1所示，旋转角检测装置10具有主驱动齿轮11、第一从动齿轮12和第二从动齿轮13。主驱动齿轮11、第一从动齿轮12和第二从动齿轮13由合成树脂材料形成。主驱动齿轮11安装有作为检测目标的轴14，从而能够一起旋转。第一从动齿轮12和第二从动齿轮13与主驱动齿轮11啮合。第一从动齿轮12的齿数与第二从动齿轮13的齿数彼此不同。因此，在主驱动齿轮11结合轴14的旋转来旋转的情况下，相对于主驱动齿轮11的旋转角θ，第一从动齿轮12的旋转角α和第二从动齿轮13的旋转角β彼此不同。例如，在主驱动齿轮11的齿数是“z”、第一从动齿轮12的齿数是“m”、第二从动齿轮13的齿数是“n”的情况下，当主驱动齿轮11旋转一圈时，第一从动齿轮12进行“z/m”圈的旋转，第二从动齿轮13进行“z/n”圈的旋转。
旋转角检测装置10还具有第一磁体15、第二磁体16、第一磁传感器17、第二磁传感器18以及微型计算机19。第一磁体15设置成能够与第一从动齿轮12一起旋转。第二磁体16设置成能够与第二从动齿轮13一起旋转。第一磁传感器17设置在第一磁体15附近，并且检测从第一磁体15生成的磁场。第二磁传感器18设置在第二磁体16附近，并且检测从第二磁体16生成的磁场。
第一磁传感器17和第二磁传感器18可以例如是其中四个磁阻元件以桥配置连接的MR传感器。磁阻元件的阻值根据给定磁场的方向而变化。第一磁传感器17基于从第一磁体15生成的磁通量的方向的变化来检测第一从动齿轮12的旋转角α。第二磁传感器18基于从第二磁体16生成的磁通量的方向的变化来检测第二从动齿轮13的旋转角β。下面将描述具体的示例。
第一磁传感器17生成第一正弦信号和第一余弦信号，这两个信号是根据第一从动齿轮12的旋转角α连续变化的两个模拟信号。当第一从动齿轮12旋转了第一磁传感器17的检测范围Ω时，即，当主驱动齿轮11旋转了“(m/z)Ω”时，第一正弦信号和第一余弦信号进行了一个周期。第一余弦信号的相位相对于第一正弦信号偏移1/4周期。第一磁传感器17通过基于第一正弦信号和第一余弦信号计算反正切来计算第一从动齿轮12在第一磁传感器17的检测范围(一个周期)Ω中的旋转角α。
第二磁传感器18生成第二正弦信号和第二余弦信号，这两个信号是根据第二从动齿轮13的旋转角β连续变化的两个模拟信号。当第二从动齿轮13旋转了第二磁传感器18的检测范围Ω时，即当主驱动齿轮11旋转了“(n/z)Ω”时，第二正弦信号和第二余弦信号进行了一个周期。第二余弦信号的相位相对于第二正弦信号偏移1/4周期。第二磁传感器18通过基于第二正弦信号和第二余弦信号计算反正切来计算第二从动齿轮13在第二磁传感器18的检测范围(一个周期)Ω中的旋转角β。
第一从动齿轮12的旋转角α和第二从动齿轮13的旋转角β相对于主驱动齿轮11的旋转角θ的变化而变化，如图3中的曲线图所示。在图3的曲线图中，水平轴指示主驱动齿轮11的旋转角θ。此外，在图3的曲线图中，垂直轴指示第一从动齿轮12的旋转角α和第二从动齿轮13的旋转角β。
如图3中的曲线图所示，随着主驱动齿轮11的旋转角θ的变化，第一从动齿轮12的旋转角α根据齿数m以预定周期重复地上升和下降。具体地，每当第一从动齿轮12旋转了第一磁传感器17的检测范围Ω时，或者换句话说，每当主驱动齿轮11旋转了“mΩ/z”时，旋转角α重复地上升和下降。同时，第二从动齿轮13的旋转角β根据第二从动齿轮13的齿数n以预定周期重复地上升和下降。具体地，每当第二从动齿轮13旋转了第二磁传感器18的检测范围Ω时，或者换句话说，每当主驱动齿轮11旋转“nΩ/z”时，旋转角β重复地上升和下降。
这里，作为示例，考虑主驱动齿轮11的齿数z为“48”、第一从动齿轮12的齿数m为“26”、第二从动齿轮13的齿数n为“24”以及第一磁传感器17和第二磁传感器18的检测范围Ω为360°的情况。在这种情况下，每当主驱动齿轮11旋转195°时，第一从动齿轮12的旋转角α重复地上升和下降。同时，每当主驱动齿轮11旋转180°时，第二从动齿轮13的旋转角β重复地上升和下降。
当主驱动齿轮11的旋转角θ达到预定值时，第一磁传感器17和第二磁传感器18的检测范围Ω中的第一从动齿轮12的旋转角α与第二从动齿轮13的旋转角β之间的相位差被消除。因此，根据第一从动齿轮12的齿数m、第二从动齿轮13的齿数n和主驱动齿轮11的齿数z之间的比率确定用于超过360°的多圈旋转的主驱动齿轮11的旋转角θ的计算范围(可以计算旋转角θ的范围)。主驱动齿轮11的旋转角θ的计算范围Ra例如由下面的公式(1)表示：
Ra＝mnΩ/z(m-n)…(1)
在该式中，“m”是第一从动齿轮12的齿数，“n”是第二从动齿轮13的齿数，“z”是主驱动齿轮11的齿数。此外，Ω是第一磁传感器17和第二磁传感器18的检测范围。
在如前所述主驱动齿轮11的齿数z为“48”、第一从动齿轮12的齿数m为“26”、第二从动齿轮13的齿数n为“24”以及第一磁传感器17和第二磁传感器18的检测范围Ω为360°的情况下，主驱动齿轮11的旋转角θ的计算范围为2340°。
在图3的曲线图中，主驱动齿轮11的旋转角θ的计算范围Ra的中点被限定为原点(旋转角θ＝0°)。由于主驱动齿轮11的旋转角θ的计算范围Ra是2340°，因此计算范围Ra的上限值和下限值分别是+1170°和-1170°。即，在该示例中，可以在“-1170°至+1170°”的范围内计算主驱动齿轮11的旋转角θ的绝对值。计算范围Ra对应于轴14的6.5转(±3.25转)。另外，当轴14相对于作为原点的0°向前旋转时，主驱动齿轮11的旋转角θ在正方向上增加，而当轴14反向旋转时，主驱动齿轮11的旋转角θ在负方向上增加。
微型计算机19使用分别由第一磁传感器17和第二磁传感器18检测的第一从动齿轮12的旋转角α和第二从动齿轮13的旋转角β，针对超过360°的多圈旋转，计算主驱动齿轮11的旋转角θ的绝对值，并从而计算轴14的旋转角θ的绝对值。
接下来，将详细描述微型计算机的配置。如图2所示，微型计算机19具有斜率调整电路21、差计算电路22、旋转计算电路23、绝对角度计算电路24和磨损检测电路25。
斜率调整电路21调整第一斜率和第二斜率，使得斜率具有彼此相同的值，其中第一斜率是第一从动齿轮12的旋转角α的变化量与主驱动齿轮11的旋转角θ的变化量的比例，第二斜率是旋转角β的变化量与主驱动齿轮11的旋转角θ的变化量的比例。
如图4中的曲线图所示，第一波形的斜率与第二波形的斜率彼此平行，其中，第一波形的斜率指示斜率调整之后的第一从动齿轮12的旋转角α'的变化相对于主驱动齿轮11的旋转角θ的变化的比例，第二波形的斜率指示斜率调整之后的第二从动齿轮13的旋转角β'的变化相对于主驱动齿轮11的旋转角θ的变化的比例。
差计算电路22计算斜率调整电路21进行斜率调整之后第一从动齿轮12的旋转角α'与第二从动齿轮13的旋转角β'之间的差Δαβ。主驱动齿轮11的旋转角θ与差Δαβ之间的关系如下。
如图5中的曲线图所示，差Δαβ的值针对每个周期对于主驱动齿轮11的旋转角θ是特定的，在每个周期中，第一从动齿轮12的旋转角α或第一从动齿轮12在由斜率调整电路21进行斜率调整之后的旋转角α'重复地上升和下降。即，差Δαβ的值对于第一从动齿轮12的旋转角α或第一从动齿轮12在由斜率调整电路21进行斜率调整之后的旋转角α'的周期数是特定的。
此外，差Δαβ的值针对每个周期对于主驱动齿轮11的旋转角θ是特定的，在每个周期中，第二从动齿轮13的旋转角β或第二从动齿轮13在由斜率调整电路21进行斜率调整之后的旋转角β'重复地上升和下降。即，差Δαβ的值对于第二从动齿轮13的旋转角β或第二从动齿轮13在由斜率调整电路21进行斜率调整之后的旋转角β'的周期数是特定的。
旋转计算电路23基于由差计算电路22计算的差Δαβ来计算第一从动齿轮12的周期数γ1。周期数γ1是整数值，其指示由第一磁传感器17生成的第一正弦信号和第一余弦信号处于哪个周期，即，第一磁传感器17的检测范围(一个周期)已经重复多少次。
旋转计算电路23参照存储在存储装置(未示出)中的表格来计算第一从动齿轮12的周期数γ1。如图8所示，表格TB规定了三个项之间的关系，即，斜率调整之后的旋转角α'和旋转角β'之间的差Δαβ的允许范围(稍后描述)、差Δαβ的理想值以及第一从动齿轮12的周期数γ1。在图8的示例中，如分类号TN1至TN27指示的，在主驱动齿轮11的旋转角θ的整个计算范围内，对于作为第一磁传感器17的检测范围的每个360°，规定了前面描述的三个项。
然而，在现实中，采用如下表格来作为表格TB：在该表格中，针对根据第一磁传感器17的分辨率、第一从动齿轮12的齿数m等确定的第一从动齿轮12的旋转角α的每个最小检测角(例如2°)，将前面描述的三个项分配到分类号TN1到TN27。
旋转计算电路23确定由差计算电路22计算的差Δαβ的值所属于的分类号TN1至TN27中的分类号，并检测与确定的分类号对应的第一从动齿轮12的周期数γ1。例如，在由差计算电路22计算的差Δαβ的值为“-2160°”的情况下，差Δαβ的值属于分类号TN7，并且因此第一从动齿轮12的周期数γ1为“-6”。
绝对角度计算电路24基于由第一磁传感器17检测到的第一从动齿轮12的旋转角α和由旋转计算电路23计算出的第一从动齿轮12的周期数γ1来计算主驱动齿轮11的旋转角θ的绝对角度。例如，基于下面的公式(2)来计算超过360°的多圈旋转的主驱动齿轮11的旋转角θ：
θ＝mα/z+(m/z)Ωγ1…(2)
在该公式中，“m”是第一从动齿轮12的齿数，“n”是第二从动齿轮13的齿数，“z”是主驱动齿轮11的齿数。“Ω”是第一磁传感器17和第二磁传感器18的检测范围。“α”是由第一磁传感器17检测到的第一从动齿轮12的旋转角。“mα/z”指示在第一磁传感器17的检测范围Ω中主驱动齿轮11相对于第一从动齿轮12的旋转角α的旋转角。
主驱动齿轮11的实际旋转角θ与由绝对角度计算电路24计算的主驱动齿轮11的旋转角θ(绝对角度)之间的关系如图6中的曲线图所示。在图6中的曲线图中，水平轴指示主驱动齿轮11的实际旋转角θ，垂直轴指示由绝对角度计算电路24计算的主驱动齿轮11的旋转角θ(绝对角度)。如图6的曲线图所示，主驱动齿轮11的旋转角θ(绝对角度)随着主驱动齿轮11的实际旋转角θ的变化而线性变化。由于主驱动齿轮11的实际旋转角θ和主驱动齿轮11的旋转角θ(绝对角度)彼此成比例，因此建立了主驱动齿轮11的实际旋转角θ和主驱动齿轮11的旋转角θ(绝对角度)之间的一一对应关系。即，可以即刻检测到主驱动齿轮11的旋转角θ(绝对角度)，即，轴14的绝对旋转角。
磨损检测电路25基于由差计算电路22计算的斜率调整之后的旋转角α'和旋转角β'之间的差Δαβ的值来检测第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损。当差Δαβ的值是在参照作为差Δαβ的理想值的理想值而确定的允许范围之外的值时，磨损检测电路25确定第一从动齿轮12和第二从动齿轮13磨损。
如图7的曲线图中所示，差Δαβ的允许范围由上限值ε和下限值-ε规定。参照为差Δαβ的理想值的“0”，将上限值ε设定为正值。参照为差Δαβ的理想值的“0”，将下限值-ε设定为负值。上限值ε和下限值-ε根据产品规格等所允许的磨损度来设定，并且因此根据旋转角θ的检测精度来设定。
当斜率调整之后的第一从动齿轮12的旋转角α'与第二从动齿轮13的旋转角β'之间的差Δαβ的值为相对于差Δαβ的理想值在“±ε”范围内的值时，磨损检测电路25确定第一从动齿轮12和第二从动齿轮13未磨损。当斜率调整之后的第一从动齿轮12的旋转角α'与第二从动齿轮13的旋转角β'之间的差Δαβ的值为相对于差Δαβ的理想值在“±ε”范围外的值时，磨损检测电路25确定第一从动齿轮12和第二从动齿轮13磨损。
检测第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损的技术意义如下。即，在旋转角检测装置10中，第一从动齿轮12和第二从动齿轮13与主驱动齿轮11啮合。因此，在第一从动齿轮12和第二从动齿轮13磨损的情况下，在由第一磁传感器17检测到的第一从动齿轮12的旋转角α和由第二磁传感器18检测到的第二从动齿轮13的旋转角β中产生与第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损度对应的误差。因此，基于第一从动齿轮12的旋转角α和第二从动齿轮13的旋转角β计算出的主驱动齿轮11的旋转角θ(绝对角度)也具有被由于第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损导致的误差影响的值。因此，检测第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损是优选的。
例如，在检测到第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损的情况下，通过报告这样的磨损，能够促使采取措施，诸如修理旋转角检测装置10。另外，在检测到第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损的情况下，通过中止主驱动齿轮11的旋转角θ的计算或避免使用所计算出的旋转角θ，也能够确保旋转角检测装置10的检测可靠性。
因此，根据本实施方式，可以获得以下效果。可以基于斜率调整之后的第一从动齿轮12的旋转角α'与第二从动齿轮13的旋转角β'之间的差Δαβ的值来确定第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损。这是因为以下原因。即，在第一从动齿轮12的旋转角α和第二从动齿轮13的旋转角β中产生由于磨损而导致的误差的情况下，在基于旋转角α和β计算的斜率调整之后的旋转角α'和β'中也产生与第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损度对应的误差，并且因此在旋转角α'和旋转角β'之间的差Δαβ中也产生与所述磨损度对应的误差。因此，可以基于斜率调整之后的旋转角α'与旋转角β'之间的差Δαβ的值检测第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损。
当由差计算电路22计算的差Δαβ的值是参照差Δαβ的理想值确定的允许范围之外的值时，磨损检测电路25确定第一从动齿轮12和第二从动齿轮13磨损。因此，抑制了第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损的过度确定。在仅基于差Δαβ的值与其理想值之间的比较来确定第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损的情况下，引起以下关注。即，差Δαβ的值会由于第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的尺寸公差而与理想值不同，并且即使在这样的情况下也可以确定第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损。另外，也可以想到根据产品规格等来允许第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损度。因此，优选的是，基于差Δαβ的值是否为参照Δαβ的理想值而确定的允许范围内的值，来确定第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损。
如图5中曲线图所示，针对其中斜率调整之后的旋转角α'和β'相对于主传动齿轮11的旋转角θ的变化而重复地上升和下降的每个周期，斜率调整之后的第一从动齿轮12的旋转角α'和第二从动齿轮13的旋转角β'之间的差Δαβ的值对于主传动齿轮11的旋转角θ是特定的。因此，差Δαβ的值适用于检测第一从动齿轮12的周期数γ1或第二从动齿轮13的周期数γ2，从而检测主传动齿轮11的旋转角θ。另外，如图5中曲线图所示，差Δαβ的值相对于主驱动齿轮11的旋转角θ的变化以类似于矩形波的形式变化。因此，磨损检测电路25可以容易地将差Δαβ的值识别为图案(pattern)，从而可以容易地比较差Δαβ的值与其理想值。因此，差Δαβ的值适用于检测第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损。例如，斜率调整之前的旋转角α和β之间的差相对于主驱动齿轮11的旋转角θ的变化而线性变化。
主驱动齿轮11、第一从动齿轮12和第二从动齿轮13由合成树脂材料形成。因此，第一从动齿轮12和第二从动齿轮13容易磨损，然而能够抑制齿轮啮合期间的异常声音的生成。因此，特别需要检测第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损。
不需要向旋转角检测装置10设置用于检测第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损的特殊部件。因此，旋转角检测装置10的配置不复杂。
本实施方式还可以以下面的修改形式来实现。主驱动齿轮11、第一从动齿轮12和第二从动齿轮13可以由金属材料形成。同样在这种情况下，第一从动齿轮12和第二从动齿轮13被磨损数年。
旋转计算电路23可以基于由差计算电路22计算的差Δαβ来计算第二从动齿轮13的周期数γ2。在这种情况下，表格TB规定了差Δαβ与第二从动齿轮13的周期数γ2之间的关系。在由旋转计算电路23计算第二从动齿轮13的周期数γ2的情况下，绝对角度计算电路24基于由第二磁传感器18检测的第二从动齿轮13的旋转角β和由旋转计算电路23计算的第二从动齿轮13的周期数γ2计算超过360°的多圈旋转的主驱动齿轮11的旋转角θ的绝对值。同样，以这种方式，可以直接检测主驱动齿轮11的旋转角θ，即轴14的绝对旋转角。
另外，微型计算机19也可以被配置成不包括斜率调整电路21。也可以通过比较由第一磁传感器17检测到的第一从动齿轮12的旋转角α与由第二磁传感器18检测到的第二从动齿轮13的旋转角β之间的差的值与差的理想值，来检测第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的磨损。
第一从动齿轮12的旋转角α和第二从动齿轮13的旋转角β可以由微型计算机19计算，特别是由绝对角度计算电路24来计算。轴14的示例包括在车辆的转向装置中结合方向盘的操作来旋转的转向轴、构成齿条-小齿轮机构的小齿轮轴、等等。

Claims (5)

1.一种旋转角检测装置(10)，其特征在于包括：
主驱动齿轮(11)，被配置成以集成的方式与旋转检测目标一起旋转；
两个从动齿轮(12、13)，具有不同的齿数并且与所述主驱动齿轮(11)啮合；
两个传感器(17、18)，被配置成检测所述两个从动齿轮(12、13)各自的旋转角；以及
计算电路(19)，被配置成基于通过所述两个传感器(17、18)检测到的所述两个从动齿轮(12，13)各自的旋转角来计算所述主驱动齿轮(11)的旋转角，其中：
所述计算电路(19)包括差计算电路(22)和磨损检测电路(25)，所述差计算电路(22)被配置成计算第一差，所述第一差是通过所述两个传感器(17、18)检测到的所述两个从动齿轮(12、13)各自的旋转角之间的差，所述磨损检测电路(25)被配置成通过由所述差计算电路(22)计算出的所述第一差的值与第一理想值之间的比较来检测所述两个从动齿轮(12、13)的磨损，所述第一理想值是通过所述两个传感器(17、18)检测到的所述两个从动齿轮(12、13)各自的旋转角之间的理想差。
2.根据权利要求1所述的旋转角检测装置(10)，其特征在于，所述磨损检测电路(25)被配置成：当由所述差计算电路(22)计算出的所述第一差的值是在参照所述第一理想值而确定的允许范围之外的值时，检测到所述两个从动齿轮(12、13)被磨损。
3.根据权利要求1或2所述的旋转角检测装置(10)，其特征在于：
所述计算电路(19)包括斜率调整电路(21)，所述斜率调整电路(21)将第一斜率和第二斜率调整为具有相同的斜率，所述第一斜率是所述两个从动齿轮(12、13)中的一个从动齿轮的旋转角的变化量相对于所述主驱动齿轮(11)的旋转角的变化量的比例，所述第二斜率是所述两个从动齿轮(12、13)中的另一个从动齿轮的旋转角的变化量相对于所述主驱动齿轮(11)的旋转角的变化量的比例；
所述差计算电路(22)被配置成计算第二差，所述第二差是由所述斜率调整电路(21)进行斜率调整之后所述两个从动齿轮(12、13)各自的旋转角之间的差；以及
所述磨损检测电路(25)被配置成通过由所述差计算电路(22)计算的所述第二差的值与第二理想值之间的比较来检测所述两个从动齿轮(12、13)的磨损，所述第二理想值是由所述斜率调整电路(21)进行斜率调整之后所述两个从动齿轮(12、13)各自的旋转角之间的理想差。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转角检测装置(10)，其特征在于，所述主驱动齿轮(11)和所述两个从动齿轮(12、13)由合成树脂制成。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转角检测装置(10)，其特征在于，所述旋转检测目标是车辆的转向装置中的转向轴或小齿轮轴。
CN201911378097.9A 2019-01-18 2019-12-27 旋转角检测装置 Pending CN111486786A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019006961A JP7293660B2 (ja) 2019-01-18 2019-01-18 回転角検出装置
JP2019-006961 2019-01-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111486786A true CN111486786A (zh) 2020-08-04

Family

ID=71402656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911378097.9A Pending CN111486786A (zh) 2019-01-18 2019-12-27 旋转角检测装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11187556B2 (zh)
JP (1) JP7293660B2 (zh)
CN (1) CN111486786A (zh)
DE (1) DE102020100904A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113104111A (zh) * 2021-05-21 2021-07-13 福建盛海智能科技有限公司 一种方向盘的转角测量方法及终端

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11946325B2 (en) * 2019-12-20 2024-04-02 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Spinner wear detection
KR102667924B1 (ko) 2022-06-07 2024-05-22 현대모비스 주식회사 조향각 센서의 고장 진단 장치 및 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4931949A (en) * 1988-03-21 1990-06-05 Monitoring Technology Corporation Method and apparatus for detecting gear defects
JPH0620095Y2 (ja) * 1991-11-26 1994-05-25 日本ギア工業株式会社 ロータリーエンコーダ
DE19506938A1 (de) 1995-02-28 1996-08-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Winkelmessung bei einem drehbaren Körper
JP3738812B2 (ja) * 2000-01-18 2006-01-25 株式会社Ｔｂｋ ブレーキライニング摩耗検出装置
DE10130938A1 (de) * 2001-06-27 2003-01-23 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Positionsmesseinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Positionsmesseinrichtung
CA2463735A1 (en) * 2001-10-19 2003-05-01 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Multirotation type encoder
JP4562355B2 (ja) * 2003-05-14 2010-10-13 アルプス電気株式会社 回転角検出装置及び回転角検出方法
JP2008241411A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Jtekt Corp 舵角検出装置
JP5878381B2 (ja) * 2012-01-24 2016-03-08 株式会社アイエイアイ 多回転アブソリュートロータリーエンコーダ
JP6227385B2 (ja) * 2013-11-21 2017-11-08 Ntn株式会社 自動車用タイヤの摩耗量検知装置
JP2017129527A (ja) * 2016-01-22 2017-07-27 株式会社東海理化電機製作所 回転角度検出装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113104111A (zh) * 2021-05-21 2021-07-13 福建盛海智能科技有限公司 一种方向盘的转角测量方法及终端
CN113104111B (zh) * 2021-05-21 2022-03-29 福建盛海智能科技有限公司 一种方向盘的转角测量方法及终端

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020118450A (ja) 2020-08-06
US20200232817A1 (en) 2020-07-23
US11187556B2 (en) 2021-11-30
DE102020100904A1 (de) 2020-07-23
JP7293660B2 (ja) 2023-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111486786A (zh) 旋转角检测装置
JP3899821B2 (ja) 回転角度検出装置
AU763795B2 (en) Device and method for detecting the relative position of a rotatable body
US10647353B2 (en) Electromechanical power steering system, method for determining an absolute angle of rotation, and method for calibrating a measuring device for measuring an absolute angle of rotation
US10175066B2 (en) Sensor system for detecting absolute rotational angle of a shaft
CN110617760B (zh) 旋转角检测装置的初始设定方法以及初始设定装置
CN100588910C (zh) 方向舵偏角传感器
US7548058B2 (en) Rotational angel detector with rotational-angle change-amount calculating unit calculating amount of change of absolute rotational angle
JP2006220529A (ja) 絶対回転角度およびトルク検出装置
US20170183034A1 (en) Sensing device, sensing system and steering system
JP6035642B2 (ja) センサ装置、操舵制御装置、及び回転角検出方法
EP1477389A2 (en) Apparatus and method for detecting rotational angle
US7201069B2 (en) Angle sensor
US8271221B2 (en) Phase detection device and position detection device
US20230194237A1 (en) Magnetic sensor system
JP5096399B2 (ja) 回転角度検出装置
JP5460553B2 (ja) 回転角度検出装置
JP7302274B2 (ja) 回転角検出装置
JP2006292452A (ja) 回転角度検出装置
KR101519148B1 (ko) 각도 검출 장치 및 방법
KR100868565B1 (ko) 스티어링 각도 감지 장치 및 이의 제어 방법
EP2085740A1 (en) Rotation angle detecting device
JP2010038682A (ja) 回転角度検出装置
JP2007278924A (ja) 回転角度検出装置
JP2004286569A (ja) 舵角検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Aichi

Applicant after: JTEKT Corp.

Address before: Osaka City, Osaka of Japan

Applicant before: JTEKT Corp.