WO2005043074A1

WO2005043074A1 - Steering angle detection device

Info

Publication number: WO2005043074A1
Application number: PCT/JP2004/016263
Authority: WO
Inventors: Yasuhito Kanno; Masaru Suzuki
Original assignee: Asahi Kasei Emd Corporation; Asahi Kasei Electronics Co., Ltd.
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2005-05-12
Also published as: JP2005140557A

Abstract

A steering angle detection device accurately detecting a rotation angle of a shaft in spite of its simple structure. Detection signals from a first Hall element (HE1) and a second Hall element (HE2) are inputted into an angle conversion circuit (42), and an angle detection signal SDET representing only a range of 0 degree to 360 degrees is outputted. A detection signal outputted from a third Hall element (HE3) is inputted into a region determination circuit (48), and a signal SROT representing how many times and in which direction a steering shaft (4) has rotated is outputted. An angle output circuit (44) calculates ±N × 360º+SDET (N =0, 1, 2,...) based on SDET and SROT, and outputs a signal Sout.

Description

明細書 Specification

舵角検出装置 Steering angle detector

技術分野 Technical field

[0001] 本発明は、 360度以上回転するシャフトの回転角を検出する舵角検出装置に関するものである。 The present invention relates to a steering angle detection device that detects a rotation angle of a shaft that rotates 360 degrees or more.

背景技術 Background art

[0002] 舵角センサは、ステアリングシャフトの回転位置を真のニュートラル位置を基準とした角度（いわゆる、絶対操舵角度）として検出するものである。この舵角センサは、自動車などでの車両制御において用いられるセンサの 1つとして重要であることから、従来から各種の提案がなされてレ、る。 [0002] A steering angle sensor detects a rotational position of a steering shaft as an angle based on a true neutral position (so-called absolute steering angle). Since this steering angle sensor is important as one of the sensors used for vehicle control in an automobile or the like, various proposals have been made in the past.

[0003] 特許文献 1では、エンジン停止中におけるステアリングシャフトの回転方向 ·回転角度の情報を検出し記憶できる回転角度検出装置が開示されている。この回転角度検出装置では、信号のオン'オフの数をカウントするインクリメンタル方式が採用されている。 [0003] Patent Document 1 discloses a rotation angle detection device capable of detecting and storing information on the rotation direction and the rotation angle of the steering shaft while the engine is stopped. This rotation angle detection device employs an incremental system that counts the number of ON / OFF signals.

[0004] また、特許文献 2では、主電源遮断時においても高速応答が可能なバックアップ式多回転型絶対位置検出器が開示されている。この多回転型絶対位置検出器では、検出素子により" 0"か" 1 "かのデジタル値が検出できるような情報が付与された回転ディスクを用レ、、検出素子で検出される" 0"ど '1"の組み合わせにより角度を検出するグレイコード方式が採用されている。 [0004] Patent Document 2 discloses a backup multi-rotation absolute position detector capable of high-speed response even when the main power supply is shut off. In this multi-rotation type absolute position detector, a rotating disk provided with information such that a digital value of "0" or "1" can be detected by the detection element is used, and the detection element detects "0". The gray code method that detects the angle by the combination of '1' and so on is adopted.

[0005] さらに、特許文献 3では、イグニッションキーのオン後の早期に正確な絶対操舵角度を検出できる車両用ステアリングセンサが開示されている。この車両用ステアリングセンサでは、ステアリング 'ホイールの回転全領域が検出できるようにするため、ギアの減速機構を用いた回転数検出部が設けられている。 [0005] Further, Patent Document 3 discloses a vehicle steering sensor capable of detecting an accurate absolute steering angle early after an ignition key is turned on. This vehicle steering sensor is provided with a rotation speed detection unit using a gear reduction mechanism in order to detect the entire rotation range of the steering wheel.

[0006] 換言すると、特許文献 1に記載の従来技術では、イグニッションキーオフ時にも舵角を検出し続ける必要があり、このときの電力消費に対する配慮が必要である。また、特許文献 2に記載の従来技術では、高分解能に伴い、回転ディスクに付与するコードの緻密化が必要であり、そのため検出素子の数が増える。さらに、これら特許文献 1および 2に記載の従来技術では、コード化されたデジタル信号を処理することになるので、舵角センサを取り付けるステアリングシャフトの径ゃ、角度分解能の仕様に応じて全体設計を変更する必要が出てくる。 [0006] In other words, in the related art described in Patent Document 1, it is necessary to continue to detect the steering angle even when the ignition key is turned off, and it is necessary to consider power consumption at this time. Further, in the conventional technology described in Patent Document 2, it is necessary to densify a code applied to a rotating disk with high resolution, and therefore, the number of detection elements increases. Furthermore, these patent documents In the conventional technologies described in 1 and 2, since the coded digital signal is processed, it is necessary to change the overall design according to the specifications of the steering shaft diameter 角度 and the angle resolution for mounting the steering angle sensor. Comes out.

[0007] また、特許文献 3に記載の従来技術では、回転数検出部の数が増えるので、詳細角度検出部と回転数検出部の基準位置との整合を取る必要があるという問題がある [0007] Further, in the conventional technique described in Patent Document 3, since the number of rotation speed detection units is increased, there is a problem that it is necessary to match the detailed angle detection unit with the reference position of the rotation speed detection unit.

[0008] そこで、このような特許文献 1一 3に記載の問題点を解決するために、特許文献 4では、イグニッションキーのオフ時に舵角情報を検出し続けることなぐイダニッシヨンキ一のオンとほぼ同時に操舵角度を検出することができる舵角センサを提供することを目的とした発明を開示している。 [0008] Therefore, in order to solve the problems described in Patent Documents 13 to 13, Patent Document 4 discloses a method in which the ignition key is not turned on and the detection of steering angle information is not continued when the ignition key is turned off. The present invention discloses a steering angle sensor capable of detecting a steering angle at the same time.

[0009] 特許文献 4に記載の発明では、ステアリングシャフトの回転角度範囲をギア機構により「1回転未満の範囲内」に変換し、この 1回転未満の角度範囲を磁気センサで検出している。すなわち、ステアリングシャフトには減速ギア機構が取り付けられており、この減速ギア機構は、ステアリングシャフトの全回転角度範囲（例えば左右 2回転の角度範囲：土 720度）を双方向にぉレ、て「 1回転（360度)未満の回転角度範囲」に変換している。そして、隣接する 2個のギャップ内に設けた位相の異なる 2つのホール素子の出力によって、 360度内の 1つの角度情報を得るようにしている。 In the invention described in Patent Document 4, the rotation angle range of the steering shaft is converted into “within one rotation” by a gear mechanism, and the angle range of less than one rotation is detected by a magnetic sensor. . That is, a reduction gear mechanism is attached to the steering shaft. This reduction gear mechanism bidirectionally moves the entire rotation angle range of the steering shaft (for example, an angle range of right and left two rotations: 720 degrees on the earth). Rotation angle range of less than one rotation (360 degrees) ". Then, one angle information within 360 degrees is obtained by the output of two Hall elements having different phases provided in two adjacent gaps.

[0010] し力ながら、特許文献 4に記載の発明は、ステアリングシャフトに減速ギア機構を取り付けることにより ± 720度範囲の回転を 360度未満の回転角度に変換しているので、この減速ギア機構が固有的に有しているバックラッシュに起因して、回転角度の測定値に不可避の誤差が生じ得る、という問題があった。 [0010] However, the invention described in Patent Document 4 converts a rotation in the range of ± 720 degrees into a rotation angle of less than 360 degrees by attaching a reduction gear mechanism to the steering shaft. There is a problem that an unavoidable error may occur in the measured value of the rotation angle due to the inherent backlash of the.

[0011] このように、従来の舵角検出技術では、高精度な角度測定ができないという問題があった。 As described above, the conventional steering angle detection technology has a problem that highly accurate angle measurement cannot be performed.

[0012] 特許文献 1 :特開平 11一 264725号公報 (第 1頁、要約） Patent Document 1: JP-A-11-264725 (page 1, abstract)

特許文献 2 :特開平 5 - 322599号公報 (第 1頁、要約） Patent Document 2: JP-A-5-322599 (page 1, abstract)

特許文献 3：特開平 11 - 287608号公報 (第 1頁、要約） Patent Document 3: JP-A-11-287608 (page 1, abstract)

特許文献 4 :特開 2002 - 228408号公報（第 1頁、要約、図 1) Patent Document 4: JP-A-2002-228408 (page 1, abstract, FIG. 1)

発明の開示 [0013] よって本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、簡易な構造で精度良くシャフトの回転角度を検出する舵角検出装置を提供することにある。 Disclosure of the invention [0013] Therefore, an object of the present invention is to provide a steering angle detection device that detects a rotation angle of a shaft accurately with a simple structure in view of the above problems.

[0014] 上記の目的を達成するために、本発明は、 360度以上回転するシャフトの回転角を検出する舵角検出装置において、前記シャフトの周囲に設けられた環状磁石、および、前記環状磁石の回転による磁束を検出する磁気センサを有する第 1の角度センサと、前記シャフトの回転角がどの回転角の領域にあるかを検出する第 2の角度センサと、前記第 1の角度センサの出力と、前記第 2の角度センサの出力とに基づいて、前記シャフトの回転角値を演算する演算手段と、を具備したものである。 [0014] In order to achieve the above object, the present invention provides a steering angle detection device for detecting a rotation angle of a shaft that rotates 360 degrees or more, wherein an annular magnet provided around the shaft; A first angle sensor having a magnetic sensor for detecting a magnetic flux due to rotation of the annular magnet; a second angle sensor for detecting a range of the rotation angle of the shaft; and the first angle sensor. A calculating means for calculating a rotation angle value of the shaft based on an output of the angle sensor and an output of the second angle sensor.

[0015] また、上記の舵角検出装置において、前記第 2の角度センサは、前記シャフトが 1 回転するたびに連動して回動する従属ギヤと、該従属ギヤに固着されている磁石と、該磁石の位置を検知する磁気検出素子と、を有することが可能である。あるいは、上記の舵角検出装置において、前記第 2の角度センサは、前記シャフトの回転に連動して該シャフトの回転軸と平行に移動する磁石と、該磁石の位置を検知する磁気検出素子と、を有することも可能である。 [0015] Further, in the above steering angle detecting device, the second angle sensor includes a dependent gear that rotates in association with each rotation of the shaft, a magnet fixed to the dependent gear, And a magnetic detection element for detecting the position of the magnet. Alternatively, in the steering angle detection device described above, the second angle sensor includes a magnet that moves in parallel with a rotation axis of the shaft in conjunction with the rotation of the shaft, and a magnetic detection that detects a position of the magnet. And an element.

図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings

[0016] [図 1]本発明を適用した舵角センサの外観構成図である。 FIG. 1 is an external configuration diagram of a steering angle sensor to which the present invention is applied.

[図 2A]実施の形態 1における、舵角センサ用ケース 6内の平面構成を示す図である。 FIG. 2A is a diagram showing a plan configuration in a steering angle sensor case 6 according to the first embodiment.

[図 2B]実施の形態 1における、舵角センサ用ケース 6内の側面構成を示す図である。 FIG. 2B is a diagram showing a side configuration of a steering angle sensor case 6 in the first embodiment.

[図 3]ステアリングシャフト 4の外周面上に取り付けられている第 1の磁石 MG1と、第 1 のホール素子 HE1と、第 2のホール素子 HE2との関係を拡大して示した図である。 FIG. 3 is an enlarged view showing a relationship between a first magnet MG1 mounted on an outer peripheral surface of a steering shaft 4, a first hall element HE1, and a second hall element HE2.

[図 4]本発明を適用した舵角センサの電気的回路構成を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing an electric circuit configuration of a steering angle sensor to which the present invention is applied.

[図 5]第 1のホール素子 HE1および第 2のホール素子 HE2から出力される検出信号を示す波形図である。 FIG. 5 is a waveform chart showing detection signals output from a first Hall element HE1 and a second Hall element HE2.

[図 6]図 4における角度検出信号 S を例示した波形図である。 FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an angle detection signal S in FIG. 4.

DET DET

[図 7]図 4の領域判定回路 48から出力される回転検出信号 S = ±N (N = 0, 1, 2 [FIG. 7] A rotation detection signal S = ± N (N = 0, 1, 2) output from the area determination circuit 48 in FIG.

ROT ROT

• · · )を例示した波形図である。 FIG.

[図 8]図 4の角度出力回路 44から得られる出力信号 S を例示した波形図である。 8 is a waveform diagram illustrating an output signal S obtained from an angle output circuit 44 in FIG. 4.

OUT OUT

[図 9A]実施の形態 2における、舵角センサ用ケース 6内の平面構成を示す図である。 [図 9B]実施の形態 2における、舵角センサ用ケース 6内の側面構成を示す図である。 FIG. 9A is a diagram showing a plan configuration inside a steering angle sensor case 6 according to a second embodiment. FIG. 9B is a diagram showing a side configuration of the inside of the steering angle sensor case 6 according to the second embodiment.

[図 10]実施の形態 2において、第 2の角度センサ用ホール素子 HE3'から得られた信号を例示した波形図である。 FIG. 10 is a waveform diagram illustrating a signal obtained from a second angle sensor Hall element HE3 ′ in the second embodiment.

発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[0017] 実施の形態 1 Embodiment 1

図 1は、本発明を適用した舵角センサの外観構成図である。本図において、 2はステアリングホイール、 4はステアリングシャフト、 6は舵角センサ用ケースである。この舵角センサ用ケース 6内に、本実施の形態に係る舵角センサを収納してある。 FIG. 1 is an external configuration diagram of a steering angle sensor to which the present invention is applied. In this drawing, 2 is a steering wheel, 4 is a steering shaft, and 6 is a case for a steering angle sensor. The steering angle sensor according to the present embodiment is housed in the steering angle sensor case 6.

[0018] 図 2Aは舵角センサ用ケース 6内の平面構成、図 2Bは舵角センサ用ケース 6の側面構成を示している。本図において、ステアリングシャフト 4の外周面上には第 1の磁石 MG1が同心円状に取り付けられてある。そして、第 1の磁石 MG1が発する磁界を検知するために、第 1のホール素子 HE1および第 2のホール素子 HE2が、第 1の磁石 MG1とは非接触の状態で固定配置されている。これら 2つのホール素子 HE1および HE2は、ステアリングシャフト 4の回転中心軸に対して、ほぼ 90度ずれた同心円上に配置されている。後に詳述するように、第 1のホール素子 HE1および第 2のホール素子 HE2から得られた 2つの検出信号に基づレ、て、ステアリングシャフト 4の現在位置を、 0度一 360度の範囲で測定する。換言すると、ステアリングシャフト 4が左もしくは右に何回転したかに拘わりなぐその時の位置を 0度一 360度の情報として検出する。 FIG. 2A shows a plan configuration inside the steering angle sensor case 6, and FIG. 2B shows a side configuration of the steering angle sensor case 6. In the figure, a first magnet MG1 is concentrically mounted on the outer peripheral surface of the steering shaft 4. Then, in order to detect a magnetic field generated by the first magnet MG1, the first Hall element HE1 and the second Hall element HE2 are fixedly arranged in a non-contact state with the first magnet MG1. These two Hall elements HE1 and HE2 are arranged on concentric circles that are displaced by approximately 90 degrees with respect to the rotation center axis of the steering shaft 4. As described later in detail, based on the two detection signals obtained from the first Hall element HE1 and the second Hall element HE2, the current position of the steering shaft 4 is changed by 0 ° to 360 °. Measure over a range. In other words, the position at which the steering shaft 4 rotates left or right regardless of how many times it has turned is detected as 0 ° -360 ° information.

[0019] また、ステアリングシャフト 4には主ギア 10が取り付けられてあり、ステアリングシャフト 4の回転に伴なつて、突起部 10aが回転する。すなわち、ステアリングシャフト 4が 1 回転するたびに、突起部 10aも 1回転する。この主ギア 10と嚙み合う形態で従属ギア 20が設けられている。従属ギア 20は、突起部 10aと係合する突起部 20a— 20fを持つており、主ギア 10の突起部 10aが 1回転するたびに、従属ギア 20が所定角度ずつ回転する。 Further, a main gear 10 is attached to the steering shaft 4, and the projection 10 a rotates with the rotation of the steering shaft 4. That is, every time the steering shaft 4 makes one rotation, the projection 10a also makes one rotation. A dependent gear 20 is provided in a form that meshes with the main gear 10. The dependent gear 20 has protrusions 20a to 20f that engage with the protrusions 10a. Each time the protrusion 10a of the main gear 10 makes one rotation, the dependent gear 20 rotates by a predetermined angle.

[0020] 従属ギア 20の下面には第 2の磁石 MG2が取り付けられており、従属ギア 20の回転に伴なつて、第 2の磁石 MG2も回転する。この第 2の磁石 MG2が発する磁界の強さを検知するために、第 2の磁石 MG2が回転する円周上に近接して、第 3のホール素子 HE3が固定配置されている。したがって、第 3のホール素子 HE3からは、第 2の磁石 MG2と第 3のホール素子 HE3との間の距離に対応した検出信号が得られる。後に詳述するように、第 3のホール素子 HE3から得られる検出信号は、ステアリングシャフト 4が、どちらの方向に何回転した力を表す信号である。 [0020] A second magnet MG2 is attached to the lower surface of the slave gear 20, and the second magnet MG2 rotates as the slave gear 20 rotates. In order to detect the strength of the magnetic field generated by the second magnet MG2, a third hole is provided close to the circumference of the rotation of the second magnet MG2. The element HE3 is fixedly arranged. Therefore, a detection signal corresponding to the distance between the second magnet MG2 and the third Hall element HE3 is obtained from the third Hall element HE3. As will be described in detail later, the detection signal obtained from the third hall element HE3 is a signal representing the number of rotations of the steering shaft 4 in which direction.

[0021] 30は、基板 8上に載置されている信号処理用 ICであり、図 4を参照して、後に詳述する。 Reference numeral 30 denotes a signal processing IC mounted on the substrate 8, which will be described later in detail with reference to FIG.

[0022] 図 3は、ステアリングシャフト 4の外周面上に取り付けられている第 1の磁石 MG1と、第 1のホール素子 HE1と、第 2のホール素子 HE2との関係を拡大して示している。本図に示すように、第 1の磁石 MG1は S極と N極に別れて着磁されている。そして、 2つのホール素子 HE1 , HE2は 90度ずれて配置されているので、第 1のホール素子 HE 1および第 2のホール素子 HE2からは、位相が 90度ずれた検出信号が得られる。 FIG. 3 shows an enlarged view of the relationship between the first magnet MG1 mounted on the outer peripheral surface of the steering shaft 4, the first Hall element HE1, and the second Hall element HE2. . As shown in the figure, the first magnet MG1 is separately magnetized into an S pole and an N pole. Then, since the two Hall elements HE1 and HE2 are arranged with a shift of 90 degrees, a detection signal with a phase shift of 90 degrees is obtained from the first Hall element HE1 and the second Hall element HE2.

[0023] 図 4は、本発明を適用した舵角センサの電気的回路構成を示す。本図において、 D U1は第 1の角度センサユニットであり、図 2Aおよび図 2Bに示した第 1のホール素子 HE1および第 2のホール素子 HE2を含んでいる。 DU2は第 2の角度センサユニットであり、図 2Aおよび図 2Bに示した第 3のホール素子 HE3を含んでいる。 FIG. 4 shows an electric circuit configuration of a steering angle sensor to which the present invention is applied. In this figure, DU1 is a first angle sensor unit, and includes the first Hall element HE1 and the second Hall element HE2 shown in FIGS. 2A and 2B. DU2 is a second angle sensor unit, and includes the third Hall element HE3 shown in FIGS. 2A and 2B.

[0024] まず、第 1の角度センサユニット DU1について説明する。第 1のホール素子 HE1および第 2のホール素子 HE2からは、図 5に示すような、 90度だけ位相がずれた同一波形の検出信号が得られる。これら 2つの検出信号は、ホール素子駆動 &入力信号増幅回路 40を介して、角度変換回路 42に入力される。この角度変換回路 42において、特に注意すべき点は、上記 2つの検出信号に基づいて 0度一 360度の範囲のみを表す角度検出信号 S を出力することである。すなわち、ステアリングシャフト 4が First, the first angle sensor unit DU1 will be described. From the first Hall element HE1 and the second Hall element HE2, a detection signal having the same waveform whose phase is shifted by 90 degrees as shown in FIG. 5 is obtained. These two detection signals are input to the angle conversion circuit 42 via the Hall element drive & input signal amplification circuit 40. A point to be particularly noted in this angle conversion circuit 42 is that it outputs an angle detection signal S representing only a range of 0 degrees to 360 degrees based on the above two detection signals. That is, the steering shaft 4

DET DET

何回転しょうとも、角度検出信号 S は 0度 No matter how many rotations, the angle detection signal S is 0 degrees

DET 一 360度の範囲のみを表している。したがって、図 5の横軸に示した 0度一 360度の範囲内におけるホール素子出力のみに基づいて、 0度一 360度の範囲を表わす角度検出信号 S を得ればよいことになる DET represents only one 360 degree range. Therefore, it is sufficient to obtain the angle detection signal S representing the range of 0 ° to 360 ° based only on the Hall element output within the range of 0 ° to 360 ° shown on the horizontal axis of FIG. Become

DET DET

ので、周知の技術を用いて、図 6に示すような正確な角度検出が可能となる。 Therefore, accurate angle detection as shown in FIG. 6 can be performed using a known technique.

[0025] 次に、第 2の角度センサユニット DU2について説明する。第 3のホール素子 HE3から出力された検出信号は、ホール素子駆動 &入力信号増幅回路 46を介して、領域判定回路 48に入力される。この領域判定回路 48は、第 3のホール素子 HE3から出力された検出信号に基づいて、ステアリングシャフト 4力どちらの方向に、何回転した力を表す信号を出力する。 Next, the second angle sensor unit DU2 will be described. The detection signal output from the third Hall element HE3 is input to the area determination circuit 48 via the Hall element drive & input signal amplifier circuit 46. This area determination circuit 48 outputs from the third Hall element HE3. Based on the detected detection signal, the steering shaft outputs four signals that indicate the number of rotations in which direction.

[0026] 図 7は、領域判定回路 48から出力される回転検出信号 S = ± N (N = 0 FIG. 7 shows a rotation detection signal S = ± N (N = 0

ROT ， 1 , 2 · · ROT, 1, 2 · ·

· )を例示したものである。図 7の横軸は、ステアリングシャフト 4の回転角度を示しており、ステアリングシャフト 4が右方向に回転したときの回転角度をプラス符号で表し、他方、ステアリングシャフト 4が左方向に回転したときの回転角度をマイナス符号で表してある。すなわち、ステアリングシャフト 4が右方向に 0度一 360度未満だけ回転した場合には、 N = 0を表す回転検出信号 S が領域判定回路 48から出力される。また ·)). The horizontal axis in FIG. 7 indicates the rotation angle of the steering shaft 4, and the rotation angle when the steering shaft 4 rotates right is indicated by a plus sign. On the other hand, the steering shaft 4 rotates left. The rotation angle at this time is represented by a minus sign. That is, when the steering shaft 4 rotates rightward by less than 0 degree and less than 360 degrees, a rotation detection signal S representing N = 0 is output from the area determination circuit 48. Also

ROT ROT

、ステアリングシャフト 4が右方向に 360度一 720度未満だけ回転した場合には、 N = 1を表す回転検出信号 S が領域判定回路 48から出力される。同様に、ステアリン When the steering shaft 4 rotates rightward by less than 360 degrees and less than 720 degrees, a rotation detection signal S representing N = 1 is output from the area determination circuit 48. Similarly, stearin

ROT ROT

グシャフト 4が左方向に 0度一 360度未満だけ回転した場合には、 N=-lを表す回転検出信号 S が領域判定回路 48から出力される。さらに、ステアリングシャフト 4が When the shaft 4 rotates leftward by less than 0 degree and less than 360 degrees, a rotation detection signal S representing N = -l is output from the area determination circuit 48. In addition, the steering shaft 4

ROT ROT

左方向に 360度一 720度未満だけ回転した場合には、 N=-lを表す回転検出信号 S が領域判定回路 48から出力される。以下、同様である。 In the case where the image is rotated leftward by less than 360 ° -720 °, a rotation detection signal S representing N = −l is output from the area determination circuit 48. Hereinafter, the same applies.

ROT ROT

[0027] このようにして得られた、（1) 0度一 360度の範囲のみを表す角度検出信号 S と、 [0027] The obtained angle detection signal S representing only the range of 0 degrees to 360 degrees,

DET DET

(2)ステアリングシャフト 4がどちらの方向に何回転した力を表す回転検出信号 S (2) A rotation detection signal S that indicates how much the steering shaft 4 has rotated in which direction.

ROT ROT

は、角度出力回路 44に入力される。この角度出力回路 44では、これら S と S に Is input to the angle output circuit 44. In this angle output circuit 44, these S and S

DET ROT DET ROT

基づいて、 ± N X 360° + S を演算し、出力信号 S として出力する。すなわち、 Then, ± N X 360 ° + S is calculated based on the calculated result and output as an output signal S. That is,

DET OUT DET OUT

S (回転角度） = ± N X 360° + S なる信号を出力する。図 8は、実際の出力 Outputs the signal S (rotation angle) = ± N X 360 ° + S. Figure 8 shows the actual output

OUT DET OUT DET

信号 s を例示したものである。 4 illustrates a signal s.

OUT OUT

[0028] なお、角度出力回路 44から出力される上記出力信号 S の替わりに、（ィ） 0度 [0028] Note that, instead of the output signal S output from the angle output circuit 44, (ii) 0 degrees

OUT 一 OUT one

360度の範囲のみを表す角度検出信号 S と、ステアリングシャフト 4がどちらの方 Whichever angle detection signal S, which represents only the 360-degree range, or the steering shaft 4

DET DET

向に何回転した力を表す回転検出信号 S とを別々に出力すること、あるいは、（口） Output rotation detection signal S indicating the number of rotations in each direction, or (mouth)

ROT ROT

これら角度検出信号 S と回転検出信号 S とを組み合わせた複合信号の形態と The form of a composite signal combining these angle detection signal S and rotation detection signal S

DET ROT DET ROT

して出力すること、も可能である。また、これら出力信号の用途に応じて、アナログ信号の形態とすることも、あるいはデジタル信号の形態とすることも任意である。本実施の形態では、 AZDコンバータ 50を介して、デジタル化された出力信号 S を制御 It is also possible to output it. Further, depending on the use of these output signals, the form of an analog signal or the form of a digital signal is optional. In the present embodiment, the digitalized output signal S is controlled via the AZD converter 50.

OUT OUT

コンピュータ 50に入力する構成としてある。 [0029] 実施の形熊 2 It is configured to input to the computer 50. [0029] Implementation form 2

図 9Aおよび図 9Bは、実施の形態 2を示す図である。本図は、既に説明した図 2A および図 2Bに相当する図である。 9A and 9B are diagrams showing the second embodiment. This figure corresponds to FIGS. 2A and 2B described above.

[0030] この実施の形態 2では、ステアリングシャフト 4がどちらの方向に何回転したかを表す回転検出信号 S を得るために、先に述べた実施の形態 1と異なる構成を有して The second embodiment has a configuration different from that of the first embodiment described above in order to obtain a rotation detection signal S indicating which direction the steering shaft 4 has rotated and how many rotations.

ROT ROT

いる。すなわち、ステアリングシャフト 4にボールネジ 60を形成し、このボールネジ 60 に係合するボールナット 62、および、図示しないナット回り止め部材を設けてある。そして、ボールナット 62の一端に第 2の角度センサ用磁石 MG2'を固着してある。したがって、ボーノレネジ 60と、ボールナット 62と、図示しないナット回り止め部材と、力なる磁石送り機構により、第 2の角度センサ用磁石 MG2'は、ステアリングシャフト 4の回転中心軸に沿って (すなわち、図 9Bの上下方向）に移動する。 Yes. That is, a ball screw 60 is formed on the steering shaft 4, and a ball nut 62 that engages with the ball screw 60 and a nut rotation preventing member (not shown) are provided. A second angle sensor magnet MG2 'is fixed to one end of the ball nut 62. Therefore, the second angle sensor magnet MG2 'is moved along the rotation center axis of the steering shaft 4 by the Beaune screw 60, the ball nut 62, the nut rotation preventing member (not shown), and the powerful magnet feed mechanism. (Ie, up and down in FIG. 9B).

[0031] 他方、第 2の角度センサ用ホール素子 HE3 'は、基板 8'の裏面に固定配置されている。この構成により、第 2の角度センサ用ホール素子 HE3 'からは、図 10に示すような信号が得られる。 On the other hand, the second angle sensor Hall element HE 3 ′ is fixedly arranged on the back surface of the substrate 8 ′. With this configuration, a signal as shown in FIG. 10 is obtained from the second angle sensor Hall element HE3 '.

[0032] その他の構成については、実施の形態 1と同じであるので、説明は省略する。 [0032] Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.

[0033] 実施の形熊 3 [0033] Implementation form 3

図 4に示した信号処理用 ICは領域判定回路 48を含んでいる力この領域判定回路 48を用いることなぐ第 2の角度センサユニット DU2から得られたセンサ出力を回転領域指示信号として直接出力することも可能である。例えば、図 10に示したアナ口グ信号を回転領域指示信号としてそのまま出力し、後段の図示しない信号処理回路において、最終的な回転角度を演算することも可能である。 The signal processing IC shown in FIG. 4 includes the area determination circuit 48. The sensor output obtained from the second angle sensor unit DU2 without using the area determination circuit 48 is directly used as the rotation area instruction signal. It is also possible to output. For example, it is also possible to directly output the analog signal shown in FIG. 10 as a rotation area instruction signal, and to calculate the final rotation angle in a signal processing circuit (not shown) at the subsequent stage.

産業上の利用可能性 Industrial applicability

[0034] 本発明によれば、高精度の角度を検出する第 1の角度センサには機械部品を用いていないので、長期使用による機械的部品の劣化が生じない。その結果、耐久性が高ぐ且つ信頼性の高い高精度な第 1の角度センサを実現することができる。さらに、多回転したシャフトの回転領域を検出する第 2のセンサには正確な測定精度を必要としなレ、ので、さまざまな構成を採ることができる。 [0034] According to the present invention, no mechanical component is used for the first angle sensor that detects a highly accurate angle, so that the mechanical component does not deteriorate due to long-term use. As a result, it is possible to realize a highly accurate first angle sensor having high durability and high reliability. Furthermore, the second sensor that detects the rotation region of the shaft that has rotated many times does not need to have accurate measurement accuracy, so that various configurations can be adopted.

[0035] すなわち、本発明に係る舵角検出装置は、従来から知られている舵角センサに比ベて小型かつ正確な舵角検出装置を提供することができる。 That is, the steering angle detection device according to the present invention is compared to a conventionally known steering angle sensor. A very small and accurate steering angle detection device can be provided.

[0036] また、本発明に係る舵角検出装置によれば、搭載位置の自由度が増すのみならずAccording to the steering angle detecting device of the present invention, not only the degree of freedom of the mounting position is increased, but also

、製造コストの面でも柔軟に対応することが可能となる。 In addition, it is possible to flexibly cope with the production cost.

[0037] 本発明を実施することにより、以下に列挙する用途に供することができる。 [0037] By implementing the present invention, it is possible to provide the uses listed below.

(1)電動パワーステアリングのハンドル切り角（± 2回転）を検出する舵角センサ。 (1) A steering angle sensor that detects the steering angle (± 2 turns) of the electric power steering.

(2)スロットノレポジションセンサ。 (2) Slot position sensor.

(3)モータあるいは手動操作によってギア位置を切り替える 2WD— 4WD切替器、ォ一トマチックシフト切替器などにおける回転位置センサ。 (3) Rotational position sensor in 2WD-4WD switch, automatic shift switch, etc. that switches gear position by motor or manual operation.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims

[1] 360度以上回転するシャフトの回転角を検出する舵角検出装置において、 [1] In a steering angle detection device that detects a rotation angle of a shaft that rotates 360 degrees or more,

前記シャフトの周囲に設けられた環状磁石、および、前記環状磁石の回転による磁束を検出する磁気センサを有する第 1の角度センサと、 A first angle sensor having an annular magnet provided around the shaft, and a magnetic sensor for detecting a magnetic flux due to rotation of the annular magnet;

前記シャフトの回転角がどの回転角の領域にあるかを検出する第 2の角度センサと前記第 1の角度センサの出力と、前記第 2の角度センサの出力とに基づいて、前記シャフトの回転角値を演算する演算手段と、 A second angle sensor that detects a range of the rotation angle of the shaft, a rotation angle of the shaft based on an output of the first angle sensor, and an output of the second angle sensor. Calculating means for calculating the angle value;

を具備したことを特徴とする舵角検出装置。 A rudder angle detecting device comprising:

[2] 請求項 1に記載の舵角検出装置において、 [2] The steering angle detecting device according to claim 1,

前記第 2の角度センサは、前記シャフトが 1回転するたびに連動して回動する従属ギヤと、該従属ギヤに固着されている磁石と、該磁石の位置を検知する磁気検出素子と、を有することを特徴とする舵角検出装置。 The second angle sensor includes a slave gear that rotates in conjunction with each rotation of the shaft, a magnet that is fixed to the slave gear, and a magnetic detection element that detects the position of the magnet. A steering angle detecting device, comprising:

[3] 請求項 1に記載の舵角検出装置において、 [3] The steering angle detection device according to claim 1,

前記第 2の角度センサは、前記シャフトの回転に連動して該シャフトの回転軸と平行に移動する磁石と、該磁石の位置を検知する磁気検出素子と、を有することを特徴とする舵角検出装置。 The second angle sensor includes a magnet that moves in parallel with a rotation axis of the shaft in conjunction with rotation of the shaft, and a magnetic detection element that detects a position of the magnet. Rudder angle detection device.