JP2003329436A - 回転検出装置 - Google Patents
回転検出装置Info
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Abstract
出する回転検出装置を小型に構成して狭いスペース内に
配置できるようにする。 【解決手段】 ステアリング出力部14にはパワーアシ
ストのためのウオームホイール15が固定されており、
このウオームホイール15に形成された平面歯車15b
によって検出ユニット20の入力歯車22aが増速され
て回転させられる。検出ユニット20内には、検出軸2
2の回転を減速する減速機構が設けられ、この減速によ
りケース内に設けられた検出回転部材が、前記ステアリ
ング出力部14の回転と1:1の角度で回転し、その回
転角度が検出素子で検出される。
Description
グ軸などの被検出体である回転体の回転角度を検出する
回転検出装置に関する。
グ制御装置(以下、EPS制御装置という)と、ステア
リング軸の回転角度を検出する回転検出装置の構成を示
す概略図である。
1の中心に固定されたステアリング軸2は、車内のダッ
シュボード内に設けられた支持体6に回転自在に支持さ
れている。前記ステアリング軸2は、その先部に検出軸
部3が一体にまたは固定されて設けられ、さらにその先
部にステアリング出力部4が設けられている。前記ステ
アリング出力部4の先部に、マニュアルステアリングギ
ヤが連結されており、このマニュアルステアリングギヤ
の両端に設けられたホイールに、前輪のタイヤが取り付
けられている。
シスト回転体としてウオームホイール5が固定されてい
る。ウオームホイール5の近傍には、電動式のパワーア
シストモータ7が設けられている。前記パワーアシスト
モータ7の出力軸7aにウオームギヤ8が固定されてお
り、このウオームギヤ8が、前記ウオームホイール5の
外周の歯部5aに噛み合っている。
転検出装置10が設けられている。前記トルク検出装置
9で、検出軸部3に加わるトルクが電圧などに変換さ
れ、その出力がマイクロコンピュータなどのトルク検出
制御部へ与えられる。前記トルク検出制御部では、前記
トルク出力および車速信号やイグニション・オン信号な
どに基づいてアシスト量が演算される。この演算値に基
づいてパワーアシストモータ7が制御されて、パワーア
シストモータ7の動力がステアリング軸2に与えられ
て、ステアリング1の操舵力が設定される。
リング軸2の回転角度を検出するものである。例えば運
転中の車にオーバーステアやアンダーステアなどが生じ
た場合には、前記回転検出装置10により検出されたス
テアリング角度と、前記車速信号などから、マイクロコ
ンピュータにより最適な操舵角度などが割り出される。
そして、前記パワーアシストモータ7が制御されて、前
輪の操舵角度が調整され、またはブレーキ力が調整され
るなどして、自動車が最適な状態で操舵されるようにな
る。
出装置10は、その中心部にステアリング軸2の検出軸
部3が挿通される構造である。この回転検出装置10内
には、前記検出軸部3の外周部に嵌合して前記検出軸部
3と一体に回転する回転部と、この回転部によって動作
させられる検出回転部材が設けられ、この検出回転部材
の回転角度が検出素子で検出されるものとなっている。
このように、前記回転検出装置10では、前記検出回転
部材や検出素子が、前記ステアリング軸2の外周の領域
に配置される構造であるため、回転検出装置10の外径
寸法が大きくなる。
リング軸2の360度未満の回転角度をリニアに検出で
きることが必要である。したがって、本来はステアリン
グ軸の回転角度に対して1:1に対応して回転する検出
回転部材を設けて、この検出回転部材の回転角度を検出
することが好ましい。しかし、回転角度を1:1に設定
するためには、前記回転検出装置10内に、検出軸部3
の外周部に嵌合している前記回転部と同じ直径の歯車を
配置することが必要になる。したがって、前記回転検出
装置10がさらに大型化する。
の回転検出装置10を配置するスペースを確保するのが
困難であるため、従来の前記回転検出装置10では、そ
の内部に直径の小さい歯車を配置している。その結果、
ステアリング軸2の回転が増速されて検出回転部材に伝
達され、例えばステアリング軸2が1回転する間に、前
記検出回転部材が2回転、または3回転することにな
る。よって、ステアリング軸2の回転角度を正確に検出
するためには、例えば前記検出回転部材が1回転するご
とにパルスを発生させる検知手段を新たに設けることが
必要である。すなわち前記の検知手段が設けられていな
いと、ステアリング軸2が360度回転するまでに、前
記検出回転部材の回転角度を検出する検知素子から同じ
信号が2回または3回出力されることになってステアリ
ング角度を正確に検出できないことになる。
のものであり、小型の構造にでき、しかも被検出体と、
検出回転部材との回転角度を1:1などに対応させるこ
とも可能な回転検出装置を提供することを目的としてい
る。
ペースを有効利用できるようにした回転検出装置を提供
することを目的としている。
記ケースの内外に延びて回転自在に支持された検出軸
と、前記ケースの外に設けられて前記検出軸に固定され
た入力歯車と、前記ケース内に設けられて前記検出軸の
回転を減速させる減速機構と、前記減速機構によって減
速させられて回転する検出回転部材と、前記検出回転部
材の回転角度を検出する検出部材と、が設けられている
ことを特徴とするものである。
って回転させられるウオームギヤと、このウオームギヤ
と噛み合うピニオンギヤとを有している。
歯車が突出している構造であるため、全体を薄型化で
き、また回転検出装置を任意の位置に配置できる。また
検出軸の回転が減速されて検出回転部材に与えられるた
め、検出回転部材の回転角度を小さくでき、検出精度を
高くできる。
歯車に回転が増速して与えられる増速機構が設けられて
おり、前記回転体からの回転力が、前記増速機構および
前記減速機構を経て前記検出回転部材に与えられて、前
記検出回転部材の回転角度が、前記回転体の回転角度の
整数分の1倍に設定されているものとして構成できる。
回転につき検出回転部材の回転角度が1回転以下となる
ため、前記回転体の回転角度を高精度に検出できる。
転角度が1:1に設定されていると、検出部材からの検
出出力の信号処理が容易である。
動車のステアリング軸である。この場合に、被検出体で
ある前記回転体が、自動車のステアリング軸であり、前
記ステアリング軸に、パワーアシスト動力が与えられる
アシスト回転体が設けられており、このパワーアシスト
回転体と共に回転する歯車に前記入力歯車が噛み合っ
て、前記増速機構が構成されているものが好ましい。
回転させることができるので、ステアリング軸の周囲に
おいて、狭いスペースに回転検出のための機構を配置で
きる。
に、パワーアシスト動力が与えられるパワーアシスト回
転体が設けられており、前記パワーアシスト回転体よっ
て回転させられる検出軸と、前記検出軸によって回転さ
せられる検出回転部材と、前記検出回転部材の回転角度
を検出する検出部材と、が設けられていることを特徴と
するものである。
が一体に形成されており、前記検出軸に設けられた入力
歯車が前記歯車に噛み合っているものである。
が、ステアリング軸の回転角度の整数分の1に設定され
ていることが好ましく、さらには、前記検出回転部材の
回転角度と、ステアリング軸の回転角度とが1:1に設
定されていることが好ましい。
が相違する複数の波形出力が得られるものが好ましい。
トの演算処理などを行うことにより、回転角度をリニア
の出力に変換できるようになる。
検出装置が設けられるEPS制御装置(電動式パワース
テアリング制御装置)の構成を示す概略図である。
である検出ユニットの配置状態を示すものであり、図2
Aは第1の実施の形態を示す正面図、図2Bはその底面
図、図3Aは第2の実施の形態を示す正面図、図3Bは
その底面図、図4Aは第3の実施の形態を示す正面図、
図4Bはその底面図である。また図5Aは回転検出装置
の主要部となる検出ユニットの平面断面図、BはAのV
−V線断面図である。
は、図8に示した従来のEPS制御装置と同じである。
体であるステアリング軸12の上端にステアリングホイ
ール11が固定されている。ステアリング軸12の下部
はステアリング出力部14であり、このステアリング出
力部14は、前記ステアリング軸12の一部である。そ
して、このステアリング出力部14がベアリング軸受1
3,13によって回転自在に支持されている。前述のよ
うに、ステアリング軸12の回転は、前記ステアリング
出力部14からマニュアルステアリングギヤに伝達され
て、前輪のタイヤを支持するホイールの操舵角が制御さ
れる。
アシスト回転体であるウオームホイール15が固定され
ている。前記ステアリング出力部14の近傍には、電動
式のパワーアシストモータ17が設けられ、その出力軸
17aにはウオームギヤ18が固定されている。そし
て、前記ウオームギヤ18は、前記ウオームホイール1
5の外周に形成された歯部15aに噛み合っている。
12の一部となる検出軸16には、トルク検出装置が設
けられており、ステアリング軸12を回転させる際の負
荷トルクが前記トルク検出装置により検出される。この
検出出力が、マイクロコンピュータに与えられて演算処
理が行われ、その演算結果に応じて前記パワーアシスト
モータ17の出力が制御される。これにより、パワーア
シストモータ17からウオームホイール15に与えられ
る動力が調節されて、ステアリングホイール11の操舵
時の負荷を可変できるようになっている。
前記ウオームホイール15の回転力が直接に回転検出装
置の主要部である検出ユニット20に与えられ、ステア
リング軸12の回転角度を検出できるようになってい
る。
ト20は、箱型形状のケース21に検出軸22が回転自
在に支持されている。前記検出軸22の一部はケース2
1の外部に突出しており、その先端に入力歯車22aが
固定されている。
回転を減速させる減速機構が設けられている。図5に示
すものでは、前記減速機構として、ウオームギヤ22b
と、このウオームギヤ22bに噛み合うピニオンギヤ
(ウオームホイール)23が設けられている。前記ウオ
ームギヤ22bは、前記検出軸22に固定されている。
また前記ピニオンギヤ23は、前記検出軸22と直角に
交叉して配置された軸23aに回転自在に支持されてい
る。このように、減速機構をウオームギヤ22bとピニ
オンギヤ23とで構成することにより、ケース21を薄
型のものとすることができる。
3が検出回転部材23bと一体に形成されており、この
検出回転部材23bにリング状のマグネットMが固設さ
れている。図5Bに示すように、検出回転部材23bは
外周に前記ピニオンギヤ23の歯が形成され、その内側
に前記マグネットMが埋設されている。このようにピニ
オンギヤ23の内側にマグネットMが埋設されているこ
とにより、前記検出回転部材23bを薄型化できるよう
になっている。
23bと平面どうしが対向するように基板24が固定さ
れており、この基板24に検出部材25が固定されてい
る。この検出部材25は、前記検出回転部材23bの回
転中心部分に対向している。
180度の範囲の半リングマグネットMaとMbとが合
わされたものであり、一方の半リングマグネットMa
は、前記基板24に対向する表面がN極に着磁され、他
方の半リングマグネットMbは、前記基板24に対向す
る表面がS極に着磁されている。
子が平面的に配列して取り付けられている。この検出部
材25は、基板上に、第1群の2つの磁気検出素子25
a,25aおよび第2群の2つの磁気検出素子25b,
25bがブリッジ回路を構成するように接続されてい
る。
25aは、磁界の方向が右方向(X方向)のときに検知
出力がプラス側の最大値となり、その逆向きの左方向へ
の磁界が与えられたときにマイナス側の最小値となるよ
うに組み合わされている。また、前記第2群の2つの磁
気検出素子25b,25bは、磁界の方向が上方向(Y
方向)のときに検知出力がプラス側の最大値となり、そ
の逆向きの下方向への磁界が与えられたときにマイナス
側の最小値となるように組み合わされている。
気抵抗効果素子、または巨大磁気抵抗効果素子などの小
型の磁気センサーである。
されており、この制御部26に接続された配線ケーブル
27が、ケース21の外部に延びている。
からは、マグネットMが360度回転するときに1周期
となる三角関数曲線に近似した波形出力S1と、この波
形出力S1と位相が90度ずれた同じく三角関数曲線に
近似した波形出力S2とが得られる。この2つの波形出
力S1,S2が前記制御部26に与えられることによ
り、マグネットMの360度の回転角度を知ることがで
きる。
を用い、|S1|>|S2|のときにはtan-1(|S
1|/|S2|)を演算し、|S1|<|S2|のとき
にはtan-1(|S2|/|S1|)を演算することに
より、マグネットMの回転角度を知ることができる。
2A,Bに示す第1の実施の形態では、前記ウオームホ
イール15の下面に、リング状の平面歯車15bが一体
に形成されており、この平面歯車15bに前記検出ユニ
ット20の入力歯車22aが噛み合っている。そして、
この平面歯車15bから入力歯車22aへの動力伝達経
路が増速機構を構成している。
前記ウオームホイール15に、その歯部15aよりも径
の小さい歯車15cが一体に形成されて、2段歯車とな
っている。そして、前記歯車15cに前記検出ユニット
20の入力歯車22aが噛み合って、増速機構が構成さ
れている。
前記ウオームホイール15の下面に凹部15dがリング
状に形成され、この凹部15d内において、前記歯部1
5aの内側に内歯歯車15d1が一体に形成されてい
る。そして、前記内歯歯車15d1に前記入力歯車22
aが噛み合って、増速機構が構成されている。
部14が回転すると、ウオームホイール15が一緒に回
転するが、このときの回転が前記平面歯車15b、歯車
15c、内歯歯車15d1のいずれかから入力歯車22
aおよび検出軸22に増速して伝達される。さらにケー
ス21内において、検出軸22の回転が、ウオームギヤ
22bとピニオンギヤ23との減速機構により減速され
て、ピニオンギヤ23と一体の検出回転部材23bが回
転させられる。
比に対して、前記減速機構の減速比が逆数となるように
設定されており、ステアリング出力部14の回転角度
と、検出回転部材23bの回転角度とが1:1に対応し
ている。
2からマグネットMの回転角度が演算されると、それが
ステアリング軸12の回転角度と一致するようになる。
したがって、従来のように、検出出力の他に検出回転部
材の回転数を知るための検知手段を別個に設けることが
不要になる。
構の減速比の設定により、検出回転部材23bの回転角
度が、ステアリング軸12の回転角度の1/N(Nは整
数)としてもよい。例えば前記Nが「2」の場合、図7
に示す波形出力S1,S2の1周期をステアリング軸1
2の回転の720度分として検知すればよいことにな
る。
合わせることにより、検出回転部材23bと一体のピニ
オンギヤ23のピッチ円直径が、ウオームホイール15
のピッチ円直径よりも充分に小さいものであっても、検
出回転部材23bを、ウオームホイール15と同じ回転
角度、またはそれよりも小さい回転角度で回転させるこ
とができ、検出出力の演算制御を簡単にできるととも
に、検出ユニット20を小型のものとして構成できる。
15b、歯車15c、内歯歯車15d1のいずれかと、
入力歯車22aとの間にさらに他の歯車を介在させ、ま
たケース21内においても、前記ウオームギヤ22bと
ピニオンギヤ23との間にさらに他の歯車を介在させて
もよい。いずれにせよ、前記のように増速比と減速比を
設定することにより前記と同様の検知を行うことが可能
である。
軸12の回転角度に応じた出力が得られるが、この回転
角度を自動車に搭載したマイクロコンピュータで処理す
ることにより、急カーブや急ハンドル操作のときのパワ
ーアシストモータ17の制御やブレーキ制御が行われる
ようになる。
である前記ウオームホイール15の回転を取り出して検
出回転部材を回転させる構造であれば、図5に示す検出
ユニット20以外の構造のものを使用してもよい。
であるため、ステアリング軸12の回転角度の検出以外
の回転検出を必要とする箇所、例えば回転自在に支持さ
れたロボットアームなどの回転角度を検出するために用
いてもよい。
を小型に構成でき、しかも被検出体である回転体の回転
角度と、装置内の検出回転部材の回転角度を1:1や整
数分の1の関係に設定できるようになる。
にあたり、パワーアシスト回転体の配置領域を利用する
ことで、回転検出部材をステアリング軸に直接に設けな
くても回転検出が可能になり、ステアリング軸の周囲の
スペースを有効に使用することができる。
ワーステアリング制御装置の構成を示す概略正面図、
すものであり、Aは正面図、Bはその底面図、
すものであり、Aは正面図、Bはその底面図、
すものであり、Aは正面図、Bはその底面図、
すものであり、Aは平面断面図、BはAのV−V線断面
図、
置例を示す平面図、
部の正面図、
Claims (11)
- 【請求項1】 ケースと、前記ケースの内外に延びて回
転自在に支持された検出軸と、前記ケースの外に設けら
れて前記検出軸に固定された入力歯車と、前記ケース内
に設けられて前記検出軸の回転を減速させる減速機構
と、前記減速機構によって減速させられて回転する検出
回転部材と、前記検出回転部材の回転角度を検出する検
出部材と、が設けられていることを特徴とする回転検出
装置。 - 【請求項2】 前記減速機構は、前記検出軸によって回
転させられるウオームギヤと、このウオームギヤと噛み
合うピニオンギヤとを有している請求項1記載の回転検
出装置。 - 【請求項3】 被検出体である回転体から前記入力歯車
に回転が増速して与えられる増速機構が設けられてお
り、前記回転体からの回転力が、前記増速機構および前
記減速機構を経て前記検出回転部材に与えられて、前記
検出回転部材の回転角度が、前記回転体の回転角度の整
数分の1倍に設定されている請求項1または2記載の回
転検出装置。 - 【請求項4】 前記検出回転部材と前記回転体の回転角
度が1:1に設定されている請求項3記載の回転検出装
置。 - 【請求項5】 被検出体である前記回転体が、自動車の
ステアリング軸である請求項1ないし4のいずれかに記
載の回転検出装置。 - 【請求項6】 被検出体である前記回転体が、自動車の
ステアリング軸であり、前記ステアリング軸に、パワー
アシスト動力が与えられるアシスト回転体が設けられて
おり、このパワーアシスト回転体と共に回転する歯車に
前記入力歯車が噛み合って、前記増速機構が構成されて
いる請求項3または4記載の回転検出装置。 - 【請求項7】 自動車のステアリング軸に、パワーアシ
スト動力が与えられるパワーアシスト回転体が設けられ
ており、前記パワーアシスト回転体よって回転させられ
る検出軸と、前記検出軸によって回転させられる検出回
転部材と、前記検出回転部材の回転角度を検出する検出
部材と、が設けられていることを特徴とする回転検出装
置。 - 【請求項8】 前記パワーアシスト回転体に歯車が一体
に形成されており、前記検出軸に設けられた入力歯車が
前記歯車に噛み合っている請求項7記載の回転検出装
置。 - 【請求項9】 前記検出回転部材の回転角度が、ステア
リング軸の回転角度の整数分の1に設定されている請求
項7または8記載の回転検出装置。 - 【請求項10】 前記検出回転部材の回転角度と、ステ
アリング軸の回転角度とが1:1に設定されている請求
項9記載の回転検出装置。 - 【請求項11】 前記検出部材から、位相が相違する複
数の波形出力が得られる請求項1ないし10のいずれか
に記載の回転検出装置。
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---|---|---|---|
JP2002141222A JP2003329436A (ja) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | 回転検出装置 |
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