JP2003254780A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 角度位置の検出手段とその信号の増幅回路の
異常、不具合を検出する機能を有する角度検出装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 上記課題解決のために本発明の回転角度
検出装置は、外周に歯を有する多回転可能な第１の回転
体３０と、この第１の回転体３０に係合する第２の回転
体３１と、この第２の回転体３１に係合する第３の回転
体３７と、前記第２の回転体３１の回転角度を検出する
第１の磁気センサ１と、前記第３の回転体３７の回転角
度を検出する第２の磁気センサ３と、前記第１、第２の
磁気センサ１，３の信号を増幅する第１、第２のオペア
ンプ１０，１１と、前記第１、第２のオペアンプ１０，
１１に自己診断用電圧を供給する第１、第２の電圧切替
部１６，１７と、演算回路５とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の車体制御シ
ステムに用いられる多回転のステアリングシャフトの回
転角度検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のステアリングハンドルの
ように１回転以上数回転する軸等の回転角度を検出する
装置として特表平１１−５００８２８号公報に開示され
ている回転体における角度測定方法および装置がある。
この装置においては、主軸に係合された位相差を有する
２つの回転体の角度から主軸の絶対回転角度を検出して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
回転角度検出装置において、主軸に係合された２つの回
転体の回転角度を求める検出器が何らかの異常により出
力が出なくなった場合、回転体の角度検出に支障をきた
す。また検出器からの信号は非常に小さく増幅回路を必
要とするが、その増幅回路に異常が発生した場合、回転
角度検出ができなくなる。

【０００４】そこで本発明は、角度位置を検出する検出
手段の異常や不具合およびその信号を増幅する増幅回路
部の異常や不具合を検出する機能を有する回転角度検出
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１に記載の発明は、外周に歯を有する
多回転可能な第１の回転体と、この第１の回転体に係合
する第２の回転体と、この第２の回転体に係合する第３
の回転体と、前記第２の回転体の回転角度を検出する第
１の検出手段と、前記第３の回転体の回転角度を検出す
る第２の検出手段と、前記第１、第２の検出手段の信号
を増幅する第１、第２の増幅回路部と、前記第１、第２
の増幅回路部の自己診断用電圧を供給する一定電圧供給
手段と、前記第１、第２の増幅回路部に基準電圧と接地
電圧を切り替えて印加する第１、第２の電圧切替部と、
これらの第１、第２の電圧切替部に接続された演算回路
とを備えているので、第１、第２の増幅回路部からの出
力をみることにより第１、第２の検出手段の異常を検出
することが可能になる。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、第１の検出手段、第２の検出手段をそ
れぞれ磁石と磁気検出素子とし、各々の磁石は第２の回
転体、第３の回転体に固定されている構成としたので前
記回転体の角度を非接触で検出でき長期間にわたり高い
検出精度を維持できる。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、サイン波とコサイン波で出力するの
で、これら出力を演算しタンジェント波として演算処理
することによって検出素子からの信号が受ける温度やノ
イズ等の影響をキャンセルすることができ、精度の高い
角度検出が可能になる。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項１から請
求項３に記載のいずれかの発明において、増幅回路部に
規定の電圧を印加してその出力電圧をみることにより増
幅回路部の異常を検出することができる。

【０００９】請求項５に記載の発明は、請求項１から請
求項４に記載のいずれかの発明において、第１、第２の
検出手段からの信号を第１、第２の切替スイッチに振り
分けているので、各々のスイッチが切替動作をしている
間に演算処理を行うことができトータルの切替、演算に
要する時間を低減することができ、精度の高い角度検出
が可能になる。

【００１０】請求項６に記載の発明は、請求項１から請
求項５のいずれかに記載の発明において、第１の回転体
に係合した第４の回転体の回転角度を検出する第３の検
出手段を設けたので第１、第２、第３、第４の回転体の
うちどの回転体が機械的損傷を受けてもそれを検出する
ことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、実施の形
態１を用いて、本発明の特に請求項１から４に記載の発
明について説明する。

【００１２】図１は本発明の実施の形態１における回転
角度検出装置の回路図であり、第１の磁気センサ１の４
本の出力端子１ｗ，１ｘ，１ｙ，１ｚは第１の切替スイ
ッチ２の入力端子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、第２の磁
気センサ３の４本の出力端子３ｗ，３ｘ，３ｙ，３ｚは
第２の切替スイッチ４の入力端子４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄにそれぞれ接続されており、抵抗２１，２２，２３に
より設定される一定の電圧Ｖａは入力端子２ｅ，４ｅ
に、一定の電圧Ｖｂが入力端子２ｆ，４ｆに接続されて
いる。

【００１３】第１の切替スイッチ２、第２の切替スイッ
チ４は演算回路５からの信号を制御端子２ｋ，４ｋで受
けて、それぞれの内部の入力端子２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄ，２ｅ，２ｆと出力端子２ｉ，２ｊおよび入力端子４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆと出力端子４ｉ，４
ｊ間の接続を切り替えることができる。

【００１４】第１の切替スイッチ２の出力端子２ｉ，２
ｊは抵抗６，７を介して第１のオペアンプ１０に、第２
の切替スイッチ４の出力端子４ｉ，４ｊは抵抗８，９を
介して第２のオペアンプ１１に接続されている。第１の
オペアンプ１０、第２のオペアンプ１１の出力の一部は
抵抗１２，１３を介して第１のオペアンプ１０、第２の
オペアンプ１１に帰還され、残りは演算回路５に入力さ
れる。ここで抵抗６，７，８，９はそれぞれ同じ抵抗値
Ｒ１であり、抵抗１２，１３，１４，１５もそれぞれ同
じ抵抗値Ｒ２である。

【００１５】また第１のオペアンプ１０、第２のオペア
ンプ１１の＋入力部にはそれぞれ抵抗１４，１５を介し
て第１の電圧切替部１６、第２の電圧切替部１７が接続
されている。第１の電圧切替部１６、第２の電圧切替部
１７の出力電圧は演算回路５からの信号によりＶｃｃの
半分の電圧（中点電圧）と接地電圧とに切り替えられ
る。

【００１６】第１、第２の電圧切替部１６，１７は図２
に示すように、２つの抵抗１８，１９と切替スイッチ２
０から構成されている。演算回路５から制御信号が制御
端子２０ｄに入力され、端子２０ａと端子２０ｃとが接
続、あるいは端子２０ｂと端子２０ｃとが接続されるよ
うにスイッチが切り替わる。抵抗１８と１９は同じ抵抗
値のものを用いることにより端子２０ａと端子２０ｃが
接続されたときは電源電圧Ｖｃｃの半分の電圧すなわち
中点電圧が、端子２０ｂと端子２０ｃが接続されたとき
は接地電圧が端子２０ｃから出力される。

【００１７】次に回転角度検出装置の構造を説明する。
図３（ａ）において、外周部に歯を有する第１の回転体
３０に第２の回転体３１が係合されている。図３（ｂ）
において、第２の回転体３１の軸３２は軸受け３３，３
４にて支えられ、軸３２のウォームギア３５は歯車３６
に係合され第３の回転体３７を構成している。図３
（ｂ）と図３（ｃ）において第２の回転体３１の中央部
分には磁石３８が埋め込まれ、この磁石３８に対向する
位置に第１の磁気センサ１が固定されている。第３の回
転体３７の中央部分にも同様に磁石４０が埋め込まれ、
対向する位置に第２の磁気センサ３が固定されている。

【００１８】第１の磁気センサ１の構成は図４に示すよ
うに磁束の方向により抵抗値が変化する８個の異方性磁
気抵抗素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１
ｇ，１ｈを組み込んだものである。なおこれら異方性磁
気抵抗素子の抵抗値変化と磁束の極性は関係ないので、
磁束の方向に対する抵抗値変化の周期は１８０度であ
る。

【００１９】４つの磁気抵抗素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄが一つのブリッジを構成し、磁気抵抗素子１ａ，１ｄ
の磁気に対する抵抗値変化特性は磁気抵抗素子１ｂ，１
ｃとは逆になっている。すなわち磁束の方向により磁気
抵抗素子１ａ，１ｄの抵抗値が増加するときは磁気抵抗
素子１ｂ，１ｃは減少するように配置されているので、
出力端子１ｗと１ｘの出力は位相が反転した信号を出力
する。

【００２０】磁気センサ１は図４に示すように磁気抵抗
素子１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈからなるもう一つのブリッ
ジを有しており、これら磁気抵抗素子１ｅ，１ｆ，１
ｇ，１ｈのパターンは磁気抵抗素子１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄに対し４５度傾けて配置しているので磁気抵抗素子
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの出力と磁気抵抗素子１ｅ，１
ｆ，１ｇ，１ｈの出力とは位相が４５度ずれて出力され
る。

【００２１】前述したようにこれらの磁気抵抗素子１ａ
〜１ｇの磁束の方向に対する抵抗値変化は１８０度周期
であるので、出力の４５度の位相のずれは丁度サイン波
とコサイン波となる。すなわちブリッジのパターンを４
５度傾けて配置することにより磁気センサ１は出力端子
１ｗ，１ｘからはサイン波を、出力端子１ｙ，１ｚから
はコサイン波を出力する。

【００２２】図５（ａ）に示すようにサイン波（sin＋
と記す）と位相が反転したサイン波（sin−と記す）の
差をとることにより図５（ｂ）に示すように元のサイン
波の２倍の振幅の信号が得られる。コサイン波（cos＋
と記す）についても同様に位相が反転したコサイン波
（cos−と記す）の差をとることにより元のコサイン波
の２倍の振幅の信号が得られる。

【００２３】なおここでは第１の磁気センサ１について
説明したが、第２の磁気センサ３は第１の磁気センサ１
とまったく同じものを用いているのでその動作や出力は
同じである。

【００２４】以上の構成による回転角度検出装置の回転
角度検出方法について説明する。図３（ａ）、図３
（ｂ）および図３（ｃ）において第１の回転体３０が回
転するとそれに伴い第２の回転体３１、第３の回転体３
７が回転する。第２の回転体３１の回転の検出手段とし
て磁石３８と第１の磁気センサ１により、第３の回転体
３７の検出手段として磁石４０と第２の磁気センサ３に
より第２の回転体３１、第３の回転体３７の回転が検出
される。検出対象である第１の回転体３０の１回転内の
こまかな角度は第２の回転体３１の回転角度により求め
られ、第１の回転体の１回転以上何回転したかはウォー
ムギア３５で回転される第３の回転体３７の回転角度に
より求めることができる。

【００２５】また第２の回転体３１、第３の回転体３７
の回転角度の検出手段として磁石３８，４０と第１、第
２の磁気センサ１，３を用いて、非接触で検出している
ので検出手段の磨耗等による劣化の心配がなく、高い検
出精度を維持することが可能となる。

【００２６】次に第１、第２の磁気センサ１，３からの
出力信号の流れについて説明する。図１において第１の
磁気センサ１の出力端子１ｗ，１ｘからのサイン波信号
出力は第１の切替スイッチ２の端子２ａ，２ｂに入力さ
れる。これらの出力信号は第１の切替スイッチ２の出力
端子２ｉ，２ｊを通して第１のオペアンプ１０に入力、
増幅されて演算回路５に入る。この時第１の磁気センサ
１の出力端子１ｗからはサイン波、出力端子１ｘからは
位相が反転したサイン波が出力されて第１のオペアンプ
１０にて差動増幅される。

【００２７】次に図１において第１の切替スイッチ２の
入力端子２ｃと出力端子２ｉが接続され、入力端子２ｄ
と出力端子２ｊが接続されるように、第１の切替スイッ
チ２が切り替えられ、第１の磁気センサ１の出力端子１
ｙ，１ｚからのコサイン波信号出力は切替スイッチ２の
出力端子２ｉ，２ｊを通り第１のオペアンプ１０で差動
増幅され、演算回路５に入る。

【００２８】次に第２の磁気センサ３の出力端子３ｗ，
３ｘからのサイン波信号出力は第２の切替スイッチ４の
入力端子４ａ，４ｂに入力され、第２の切替スイッチ４
の出力端子４ｉ，４ｊを通り第２のオペアンプ１１にて
差動増幅され演算回路５に入る。

【００２９】次に第２の切替スイッチ４の入力端子４ｃ
が出力端子４ｉに接続され、入力端子４ｄが出力端子４
ｊに接続されるように第２の切替スイッチ４が切り替え
られ、第２の磁気センサ３の出力端子３ｙ，３ｚからの
コサイン波信号出力は切替スイッチ４の出力端子４ｉ，
４ｊを通り第２のオペアンプ１１で差動増幅され、演算
回路５に入る。

【００３０】以上に述べたように第１の切替スイッチ２
を切り替えた後、次に第２の切替スイッチ４を切り替え
て第２の回転体３１、第３の回転体３７の回転角度を求
める１回のルーチンが完了する。このルーチンは１秒間
に約２００回程度行っている。ここで第１、第２の切替
スイッチ２，４を切り替えるのは演算回路５の内部のＡ
／Ｄ変換器の数の制約から複数入力を同時に処理するこ
とが困難であることによる。

【００３１】第１の磁気センサ１、第２の磁気センサ３
の出力をサイン波、コサイン波にしている理由について
説明する。磁気センサからのサイン波出力をＶｓ、コサ
イン波出力をＶｃとし、磁石の回転角度をθとすると、
ある温度での出力は（数１）にて表される。

【００３２】

【数１】

【００３３】第１、第２の磁気センサ１，３からの出力
はアナログ出力であり、サイン波出力、コサイン波出力
それぞれの信号の係数Ａは周囲の温度変化やノイズ等に
よりＡからＡｔに変化し、変化後の各々の出力Ｖｓｔ，
Ｖｃｔは（数２）に示すようになる。

【００３４】

【数２】

【００３５】サイン波出力とコサイン波出力の２種類の
信号形態からタンジェントを計算することにより（数
３）に示すように温度変化やノイズ等による出力信号の
変化分をキャンセルでき、精度の高い角度検出ができ
る。

【００３６】

【数３】

【００３７】次に第１、第２の磁気センサ１，３の自己
診断方法について説明する。図１において異方性磁気抵
抗素子を用いた第１、第２の磁気センサ１，３が不具合
になった場合、オペアンプ１０，１１からの電圧出力
は、電源電圧に貼り付くか接地電圧に貼り付くかあるい
は中点電圧近傍に貼り付くか、の三種類である。もし第
１、第２の磁気センサ１，３のどちらかに不具合が発生
しオペアンプ１０，１１の出力電圧が電源電圧あるいは
接地電圧に貼り付いた場合、演算回路５部で特定電圧以
上あるいは以下を第１、第２の磁気センサ１，３の不具
合と判定するようにすれば第１、第２の磁気センサ１，
３の自己診断を容易に行うことができる。

【００３８】第１、第２の磁気センサ１，３の不具合に
よりオペアンプ１０，１１の電圧出力が中点電圧（Ｖｃ
ｃを５ＶＤＣとするとほぼ２．５Ｖ）に貼り付いた場合
の自己診断について説明する。この場合の不具合検出
は、第１の電圧切替部１６および第２の電圧切替部１７
の出力電圧を中点電圧と接地電圧に切り替えて抵抗１
４，１５を介してオペアンプ１０，１１の＋入力に印加
してオペアンプ１０，１１の出力電圧をみることにより
可能となる。

【００３９】第１、第２の磁気センサ１，３が正常に動
作している時はオペアンプ１０，１１の＋入力に中点電
圧を印加すると、この中点電圧をセンターにした交流信
号がオペアンプ１０，１１から出力される。この状態で
オペアンプ１０，１１の＋入力の電圧を接地電圧に切り
替えるとこの接地電圧をセンターとする交流電圧すなわ
ち交流波形の上半分の信号がオペアンプ１０，１１から
出力される。オペアンプ１０，１１の増幅率は交流信号
の振幅が最大値でも電源電圧以下になるように設定され
ているので、接地電圧をセンターとする交流電圧の平均
電圧は中点電圧の半分以下の電圧になる。

【００４０】もし第１、第２の磁気センサ１，３がオー
プンとなった場合、オペアンプ１０，１１の＋入力に中
点電圧が印加されるとその電圧がそのままオペアンプ１
０，１１から出力される。オペアンプ１０，１１の＋入
力に接地電圧を印加するとオペアンプの一般的な特性か
らオペアンプ１０，１１の出力は中点電圧近傍の電圧を
出力する。従ってオペアンプ１０，１１の＋入力に印加
する電圧を中点電圧と接地電圧に切り替えた時のオペア
ンプ１０，１１の出力をモニタすれば第１、第２の磁気
センサ１，３のオープンを検出できる。

【００４１】次にオペアンプ１０，１１の自己診断方法
について説明する。図１において抵抗６，７，８，９の
抵抗値は前述したようにすべてＲ１、抵抗１２，１３，
１４，１５の抵抗値はすべてＲ２で、第１の切替スイッ
チ２の端子２ｉに電圧Ｖ１、端子２ｊに電圧Ｖ２を印加
するとオペアンプ１０の出力電圧は（数４）のようにな
る。すなわち中点電圧をセンターにし（Ｒ２／Ｒ１）倍
に差動増幅されることになる。

【００４２】

【数４】

【００４３】抵抗２１，２２，２３によって決まる基準
電圧Ｖａ，Ｖｂ（ＧＮＤ≦Ｖｂ＜Ｖａ≦Ｖｃｃ）を第１
の切替スイッチ２の端子２ｅ，２ｆに接続し、スイッチ
を切り替えて端子２ｉに電圧Ｖａ、端子２ｊに電圧Ｖｂ
を印加するとオペアンプ１０の出力電圧は（数１）のＶ
１，Ｖ２のかわりにＶａ，Ｖｂの入った（数５）で表さ
れる。

【００４４】

【数５】

【００４５】基準電圧Ｖａ，Ｖｂをオペアンプ１０に入
力した場合の出力電圧は（数５）により決まるのでその
出力電圧が正しくでているかどうかを演算回路５で判定
することによりオペアンプ１０の自己診断ができる。

【００４６】基準電圧Ｖａ，Ｖｂは第２の切替スイッチ
４の端子４ｅ，４ｆにも接続されているので、オペアン
プ１１の自己診断は第２の切替スイッチ４を切り替えて
端子４ｉに電圧Ｖａ、端子４ｊに電圧Ｖｂを印加するこ
とによりオペアンプ１０の場合と同様に行うことができ
る。

【００４７】（実施の形態２）実施の形態２を用いて、
本発明の特に請求項５に記載の発明について説明する。
この実施の形態２は回転角度を検出する回転体の構造お
よび磁気センサは実施の形態１で説明したものと同じで
あるが、回路部が実施の形態１の回路部と異なってい
る。この異なっている回路部について図６にて説明す
る。第１の磁気センサ１からコサイン波を出力する出力
端子１ｙ，１ｚは第２の切替スイッチ４の入力端子４
ｅ，４ｆに接続され、第２の磁気センサ３からサイン波
を出力する出力端子３ｗ，３ｘは第１の切替スイッチ２
の入力端子２ｅ，２ｆに接続されている。またオペアン
プ１０，１１の自己診断用の基準電圧Ｖａ，Ｖｂは第１
の切替スイッチ２の入力端子２ｃ，２ｄと第２の切替ス
イッチ４の入力端子４ｃ，４ｄに入力される。

【００４８】第１、第２の磁気センサ１，３からの出力
信号の流れについて説明する。図６において、まず第１
の磁気センサ１の出力端子１ｗ，１ｘからのサイン波信
号は第１の切替スイッチ２の端子２ａ，２ｂから第１の
切替スイッチ２の出力端子２ｉ，２ｊを通して第１のオ
ペアンプ１０に入力され、差動増幅されて演算回路５に
入り信号処理される。

【００４９】次に第１の磁気センサ１の出力端子１ｙ，
１ｚからのコサイン波出力は第２の切替スイッチ４の入
力端子４ｅ，４ｆから第２の切替スイッチ４の出力端子
４ｉ，４ｊを通して第２のオペアンプ１１に入力され、
差動増幅されて演算回路５に入り信号処理される。

【００５０】その次に第１の切替スイッチ２の各端子間
の接続が切り替えられ、第２の磁気センサ３の出力端子
３ｗ，３ｘからのサイン波信号は第１の切替スイッチ２
の入力端子２ｅ，２ｆに入り、出力端子２ｉ，２ｊを通
って第１のオペアンプ１０に入力され、差動増幅されて
演算回路５に入り信号処理される。

【００５１】次に第２の切替スイッチ４の各端子間の接
続が切り替えられ、第２の磁気センサ３の出力端子３
ｙ，３ｚからのコサイン波出力は第２の切替スイッチ４
の入力端子４ａ，４ｂから出力端子４ｉ，４ｊを通して
第２のオペアンプ１１に入力され、差動増幅されて演算
回路５に入り信号処理される。

【００５２】以上に述べたように第１の磁気センサ１か
らのサイン波信号とコサイン波信号、第２の磁気センサ
からのサイン波信号とコサイン波信号、合計４種類の信
号が順番に１回ずつ演算回路５に入力され、第２の回転
体３１、第３の回転体３７の回転角度を求める１回のル
ーチンが完了する。

【００５３】第１、第２の切替スイッチ２，４の切替に
要する時間はおよそ３００μｓｅｃであり、その後の演
算回路５ではＡ／Ｄ変換器への入力切替に数μｓｅｃ、
Ａ／Ｄ変換に３０μｓｅｃ前後の時間を要している。

【００５４】本実施の形態２による回路構成の場合、第
１、第２の磁気センサ１，３からのサイン波信号とコサ
イン波信号のうちサイン波信号を第１の切替スイッチ２
に通し、コサイン波信号を第２の切替スイッチ４に通し
ているので、サイン波信号が第１のオペアンプ１０によ
る増幅および演算回路５による信号処理が完了した後、
直ちに第２の切替スイッチ４を通してコサイン波信号の
増幅と信号処理を行うことができ、このコサイン波信号
の増幅と信号処理の間に第１の切替スイッチ２を切り替
える動作を行うことにより１回のルーチンの時間を大幅
に短縮することができる。

【００５５】１回のルーチンに要する時間は例えば実施
の形態１の場合には、第１、第２のスイッチ２，４の切
替時間が約３００μｓｅｃ、演算回路５の内部でのＡ／
Ｄ変換器の入力切替に６μｓｅｃ、Ａ／Ｄ変換に要する
時間を４０μｓｅｃとすると１回のルーチンは第１、第
２のスイッチを２回ずつ計４回切り替える時間に加えＡ
／Ｄ変換器の入力切替およびＡ／Ｄ変換の時間を合計す
ると、合計時間１３８４μｓｅｃ要することになる。本
実施の形態２の場合では第１の切替スイッチ２が切り替
わっている間に、増幅とＡ／Ｄ変換と第２のスイッチ切
替の動作を行い、また第２の切替スイッチ４が切り替わ
っている間に同様の動作を行うことにより約半分の時間
で１回のルーチンを完了することができる。

【００５６】従って短時間で第２、第３の回転体３１，
３７の回転角度を測定できるのでより精度の高い回転角
度検出が可能になる。

【００５７】（実施の形態３）以下、実施の形態３を用
いて、本発明の特に請求項６に記載の発明について説明
する。図７（ａ）において第４の回転体４２が第１の回
転体３０に係合されており、この第４の回転体４２の回
転中心には磁石４３が埋め込まれている。この第４の回
転体４２の歯車部分の形状寸法は第２の回転体３１と同
じである。図７（ｂ）において、軸受け４１によって支
持された第４の回転体４２の中心部の上方には第３の検
出手段として第３の磁気センサ４４が配置されている。

【００５８】また残りの部品の構成、動作および回転角
度検出の方法は実施の形態１および実施の形態２で説明
したのと同じである。

【００５９】次に本実施の形態３における回路について
簡単に説明する。図８において第３の磁気センサ４４か
らの出力のうちサイン波の出力端子４４ｗ，４４ｘは第
１の切替スイッチ２の入力端子２ｇ，２ｈに、コサイン
波の出力端子４４ｙ，４４ｚは第２の切替スイッチ４の
入力端子４ｇ，４ｈに接続されている。第１、第２の切
替スイッチ２，４以降の回路構成は実施の形態１と同じ
である。

【００６０】上記構成による回転角度検出装置の特徴は
第２の回転体３１と第４の回転体４２の回転すなわち第
１の磁気センサ１と第３の磁気センサ４４の出力を比較
することにより第１の回転体３０、第２の回転体３１、
第４の回転体４２の軸受け４１や歯車等の機械的損傷を
検出できることである。すなわちこれら第１の回転体３
０、第２の回転体３１、第４の回転体４２が正常に係合
し回転している限り、第２の回転体３１と第４の回転体
４２の歯車部分は同じ歯数のため双方とも同じ速度で同
じ方向に回転し、従って第１の磁気センサ１と第３の磁
気センサ４４からの出力の位相差は常に一定となる。

【００６１】第１の回転体３０、第２の回転体３１、第
４の回転体４２の軸受けや歯車等が機械的損傷を受けて
滑らかに回転しない場合は第１の磁気センサ１と第３の
磁気センサ４４からの出力の位相が異なるので、不具合
ということを直ちに検出することができる。

【００６２】なお第３の回転体３７の回転を検出する第
２の磁気センサ３からの出力も同時にモニタすればすべ
ての回転体の機械的損傷を検出することが可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上のように本発明は、外周に歯を有す
る多回転可能な第１の回転体と、この第１の回転体に係
合する第２の回転体と、この第２の回転体に係合する第
３の回転体と、前記第２の回転体の回転角度を検出する
第１の検出手段と、前記第３の回転体の回転角度を検出
する第２の検出手段と、前記第１、第２の検出手段の信
号を増幅する第１、第２の増幅回路部と、前記第１、第
２の増幅回路部に前記第１、第２の検出手段の診断用電
圧を供給する第１、第２の電圧供給手段と、演算回路と
を備えているので、角度位置を検出する検出手段とその
信号を増幅する増幅回路部の異常や不具合を検出する自
己診断機能を有する回転角度検出装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の回転角度検出装置の回
路図

【図２】同回転角度検出装置の電圧切替部の構成を示す
回路図

【図３】（ａ）〜（ｃ）は同回転角度検出装置の構成を
示す正面図、上面図、側面図

【図４】同回転角度検出装置の磁気抵抗素子の内部の回
路構成を示す回路図

【図５】（ａ）（ｂ）はともに同回転角度検出装置の磁
気抵抗素子からの出力信号を説明する波形図

【図６】本発明の実施の形態２の回転角度検出装置の回
路図

【図７】（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態３の回転角
度検出装置の構成を示す正面図、上面図

【図８】本発明の実施の形態３の回転角度検出装置の回
路図

【符号の説明】

１ 第１の磁気センサ １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 磁気抵抗素子 １ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ 磁気抵抗素子 １ｗ，１ｘ，１ｙ，１ｚ 出力端子 ２ 第１の切替スイッチ ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 入力端子 ２ｉ，２ｊ 出力端子 ２ｋ 制御端子 ３ 第２の磁気センサ ３ｗ，３ｘ，３ｙ，３ｚ 出力端子 ４ 第２の切替スイッチ ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ 入力端子 ４ｉ，４ｊ 出力端子 ４ｋ 制御端子 ５ 演算回路 ６，８ 抵抗 ７，９ 抵抗 １０ 第１のオペアンプ １１ 第２のオペアンプ １２，１３ 抵抗 １４，１５ 抵抗 １６ 第１の電圧切替部 １７ 第２の電圧切替部 １８，１９ 抵抗 ２０ 切替スイッチ ２０ａ，２０ｂ 端子 ２０ｃ 端子 ２０ｄ 制御端子 ２１ 抵抗 ２２ 抵抗 ２３ 抵抗 ３０ 第１の回転体 ３１ 第２の回転体 ３２ 軸 ３３ 軸受け ３４ 軸受け ３５ ウォームギア ３６ 歯車 ３７ 第３の回転体 ３８ 磁石 ４０ 磁石 ４１ 軸受け ４２ 第４の回転体 ４３ 磁石 ４４ 第３の磁気センサ ４４ｗ，４４ｘ，４４ｙ，４４ｚ 出力端子

フロントページの続き (72)発明者 井上 眞 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F077 AA02 AA07 CC02 DD05 JJ01 JJ09 JJ23 TT06 TT16 VV01 3D030 DB19 DC29 3D033 CA29 DB05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に歯を有する多回転可能な第１の回
   転体と、この第１の回転体に係合する第２の回転体と、
   この第２の回転体に係合する第３の回転体と、前記第２
   の回転体の回転角度を検出する第１の検出手段と、前記
   第３の回転体の回転角度を検出する第２の検出手段と、
   前記第１、第２の検出手段の信号を増幅する第１、第２
   の増幅回路部と、前記第１、第２の増幅回路部の自己診
   断用電圧を供給する一定電圧供給手段と、前記第１、第
   ２の増幅回路部に基準電圧と接地電圧を切り替えて印加
   する第１、第２の電圧切替部と、これらの第１、第２の
   電圧切替部に接続された演算回路とを備えた回転角度検
   出装置。
2. 【請求項２】 第１の検出手段、第２の検出手段は、そ
   れぞれ磁石と磁気センサとからなり、前記磁石は第２の
   回転体、第３の回転体に固定されている請求項１に記載
   の回転角度検出装置。
3. 【請求項３】 磁気センサは複数のブリッジを構成する
   磁気抵抗素子からなり、一方のブリッジからの出力波形
   の位相が、残りのブリッジからの出力波形の位相と略４
   ５度ずれるように前記磁気抵抗素子が配置された請求項
   ２に記載の回転角度検出装置。
4. 【請求項４】 第１、第２の増幅回路部の一方あるいは
   両方に一定電圧を入力し、増幅回路部から出力された電
   圧により前記一定電圧を入力された増幅回路部の診断を
   行う請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転角度
   検出装置。
5. 【請求項５】 第１の検出手段から出力される複数の信
   号を第１の切替スイッチと第２の切替スイッチに振り分
   けて第１の増幅回路と第２の増幅回路に入力し、第２の
   検出手段から出力される複数の信号を第１の切替スイッ
   チと第２の切替スイッチに振り分けて第１の増幅回路と
   第２の増幅回路に入力する構成とした請求項１から請求
   項４のいずれかに記載の回転角度検出装置。
6. 【請求項６】 外周に歯を有する多回転可能な第１の回
   転体と、この第１の回転体に係合する第４の回転体と、
   この第４の回転体の回転角度を検出する第３の検出手段
   とを有する請求項１から請求項５のいずれかに記載の回
   転角度検出装置。