JP2001336912A - ステアリング角センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対のホール素子が搭載された１種類のホー
ルＩＣで多車種のステアリングに高精度で対応できるよ
うにしたステアリング角センサを提供する。 【解決手段】 ステアリングシャフト２に取付けられた
磁石リング１に対向して配置されたホールＩＣ６によ
り、ステアリングシャフト２の回転角度および回転方向
を検出するステアリング角センサであって、ホールＩＣ
６は、一対のホール素子４ａ、４ｂが所定の距離Ｌで搭
載された構造であり、一対のホール素子４ａ、４ｂの磁
石リング１の接線Ｓ方向に沿う距離Ｒと、磁石リング１
の着磁ピッチλの１／４の距離とが一致するように配置
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のステアリン
グ角を検出するステアリング角センサに関し、詳しく
は、磁石リングの回転をホールＩＣで検出するステアリ
ング角センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両のステアリング角センサは、ハンド
ルの回転角度および回転方向を検出するものである。こ
のため、図３に示すように９０度位相がずれたＡ相とＢ
相のパルスをエンコーダに入力して回転角度および回転
方向を検出するようにしている。

【０００３】このような９０度位相がずれたＡ相とＢ相
のパルスを取出すため、従来は、図７に示すように、ホ
ール素子４を搭載した２個のホールＩＣ６ａ、６ｂを基
板３に取付け、このホールＩＣ６ａ、６ｂをステアリン
グシャフト（図示せず）に取付けられた磁石リング１に
対向して配置し、このホール素子６ａ、６ｂの出力をエ
ンコーダで処理して回転角度および回転方向を検出する
ようにしている。

【０００４】なお、磁石リング１の着磁面に対向して２
つのホールＩＣを設けた回転センサは、実開昭６２−１
２８１４号公報にも開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示す
ようなステアリング角センサは、次のような問題が生じ
る。

【０００６】車両用のステアリング角センサに用いるエ
ンコーダには、２度程度の分解能が要求され、また、ス
テアリングの方向（右回転または左回転）および角度の
検出が要求されるため、上記のように９０度位相のずれ
たＡ相及びＢ相の出力が必要である。このような９０度
位相がずれたＡ相とＢ相のパルスを得るためには、この
ホールＩＣ６ａ、６ｂを９０度の位相ずれが出力される
ように正確に基板３に実装する必要がある。しかしなが
ら、実装の精度には限界があり、例えば誤差を０．１ｍ
ｍ以下にコントロールすることは困難である。したがっ
て、２個のホールＩＣ６ａ、６ｂを用いるステアリング
角センサでは必要とされる角度分解能に対応し得る精度
を確保することが困難である。

【０００７】これを解決するめ、２個のホール素子を所
定間隔で搭載したホールＩＣを磁石リングに対向して配
設することも考えられているが、これも以下のような問
題がある。すなわち、自動車のステアリング角センサ
は、ステアリングシャフトに取付けられているが、この
ステアリングシャフトは、自動車の車種ごとに外径が異
なり、また、ステアリング角センサの磁石リングのサイ
ズも取付けスペースの関係で車種ごとに異なる。

【０００８】このため、磁石リングの径が車種ごとに異
なると共に、必要とされる角度分解能も異なる。したが
って、磁石リングの着磁ピッチも車種ごとに異なること
になり、一定間隔で設計された２個のホール素子搭載の
ホールＩＣをそのまま共通で使用することができないと
いう問題がある。

【０００９】本発明は、上述の点に着目してなされたも
ので、一対のホール素子が搭載された１種類のホールＩ
Ｃで多車種のステアリングに高精度で対応できるように
したステアリング角センサを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、ステアリングシャフトに取
付けられた磁石リングに対向して配置されたホールＩＣ
により該ステアリングシャフトの回転角度および回転方
向を検出するステアリング角センサであって、前記ホー
ルＩＣは、一対のホール素子が所定の距離で搭載された
構造であり、前記一対のホール素子の前記磁石リングの
接線方向に沿う距離と、前記磁石リングの着磁ピッチの
１／４の距離とが一致するように配置されていることを
特徴とするものである。

【００１１】このため、請求項１記載の発明では、両ホ
ール素子間の間隔が一定のホールＩＣを作成することで
間隔のばらつきがなくなり、組付け精度の問題が解消で
きると共に、磁石リングの径、着磁ピッチ、角度分解能
が異なる場合でも、ホールＩＣの取付け角度を変えるだ
けで共通に使用することができる。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のステアリング角センサであって、前記着磁ピッチを
λ、前記一対のホール素子間の距離をＬとすると、前記
磁石リングの接線と前記ホール素子を結ぶ直線とのなす
角度θは、θ＝ｃｏｓ^−１（λ／４Ｌ）が成立するよう
に配置されていることを特徴とするものである。

【００１３】このため、請求項２記載の発明では、ホー
ルＩＣを、磁石リングの接線に対して角度θ（＝ｃｏｓ
^−１（λ／４Ｌ））だけ傾けて取付けることにより、多
様な磁石リング、角度分解能に対応させることができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、図７と同一部材または同一
機能のものは同一符号で示している。

【００１５】図１において、ステアリングシャフト２に
取付けられた磁石リング１の表面に対向してホールＩＣ
６が基板３に取付けられた状態で配設されている。この
ホールＩＣ６は、所定間隔で内蔵された２個のホール素
子４ａ、４ｂで構成されている。ハンドルの回動により
ステアリングシャフ２が回転し、これにより磁石リング
１が回動すると、ホール素子４ａ、４ｂから磁電変換さ
れた信号が出力され、これを波形整形すると、図３に示
すように９０度位相がずれたＡ相とＢ相のパルスが出力
される。このように９０度位相がずれたＡ相とＢ相のパ
ルスを正確に出力させるため、ホール素子４ａ、４ｂが
以下のような関係に配置される。

【００１６】図２は、ホールＩＣ６と磁石リング１の位
置関係を示す図であって、この図に示すように、磁石リ
ング１の個々の磁石１ａの着磁ピッチをλ、２個のホー
ル素子４ａ、４ｂ間の距離をＬとすると、２個のホール
素子４ａと４ｂがλ／４の距離と合致するように配置す
るものである。図２の例では、Ｌ＝λ／４の場合であっ
て、この場合は、ホール素子４ａと４ｂを結ぶ直線Ｒ
が、磁石リング１の接線Ｓの方向と平行になる（傾斜角
＝０）ように配置している。

【００１７】磁石リング１が、矢印５方向に回転する
と、図３に示すように、ホール素子４ａからＡ相、ホー
ル素子４ｂからＢ相のパルスが出力される。磁石リング
１が、λの距離だけ移動すると１周期（３６０度）Ｔの
パルスが出力され、このとき、Ｌ＝λ／４であるので、
Ａ相とＢ相の立ち上がりと立ち下がりの間隔ｔが同一に
なり、Ａ相とＢ相は、正確に９０度位相がずれた波形と
なる。なお、この間隔ｔが角度分解能になるので、間隔
ｔに誤差が出ると角度分解能の精度が悪くなる（図６参
照）。ホール素子４ａと４ｂ間の距離Ｌおよび磁石リン
グ１のピッチλは製作時に決定されるので、Ｌ＝λ／４
に製作されている場合は、傾斜角が０になるように基板
３を取付けることにより、正確に９０度位相がずれたＡ
相とＢ相が出力される。

【００１８】比較のため、２個のホール素子４ａと４ｂ
がλ／４の距離と合致しない（Ｌがλ／４より長い）場
合であって、図２と同様にホール素子４ａと４ｂを結ぶ
直線Ｒが、磁石リング１の接線Ｓの方向と平行になる
（傾斜角＝０）ように配置した例を図５に示している。
このような配置関係では、図６に示すように、Ａ相とＢ
相の立ち上がりと立ち下がりの間隔が同じにならず（立
ち上がり間隔ｔ１、立ち下がり間隔ｔ２）、ばらつきが
出るため角度分解能の精度が悪くなる。したがって、Ｌ
がλ／４より長い場合は、図４に示すような配置にする
必要がある。

【００１９】すなわち、図４に示すように、Ｌ＞λ／４
の場合は、ホール素子４ａ、４ｂを結ぶ直線Ｒが接線Ｓ
の方向に対してある傾斜角θで配置することにより、ホ
ール素子４ａと４ｂ間の直線Ｓに平行な方向の距離Ｌ1
がλ／４と一致する（Ｌ1 ＝λ／４）ように配置する。
距離Ｌ1 ＝Ｌｃｏｓθであるから、θ＝ｃｏｓ^−１（λ
／４Ｌ）だけ傾斜して配置することにより、図３と同様
に、Ａ相とＢ相の立ち上がりと立ち下がりの間隔ｔが同
一になり、Ａ相とＢ相は位相が９０度ずれた状態のパル
スが出力される。なお、図４のように傾斜角θで配置す
る場合は、磁石１ａの幅（着磁幅）Ｗは、Ｌｓｉｎθ以
上必要であることはいうまでもない。

【００２０】以上のように、本実施の形態では、基板３
に一対のホール素子４ａ、４ｂが所定の距離で装着され
た構造のホールＩＣ６を使用するので、両ホール素子４
ａ、４ｂ間の間隔を一定に作成することで組付け精度の
問題が解消できると共に、ホール素子４ａと４ｂが磁石
リング１の着磁ピッチλの１／４の距離と合致するよう
に配置したので、磁石リング１の径、着磁ピッチ、角度
分解能が異なる場合でも、ホールＩＣの取付け角度を変
えるだけで共通に使用することができ、車種が異なって
もホールＩＣ６を設計変更することなく使用することが
できる。

【００２１】

【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１記載の
発明によれば、基板に一対のホール素子が所定の距離で
装着されたホールＩＣを使用することにより、両ホール
素子間の間隔を一定に製造することで組付け精度の問題
が解消できると共に、磁石リングの径、着磁ピッチ、角
度分解能が異なる場合でも、ホールＩＣの取付け角度を
変えるだけで共通に使用することができる。したがっ
て、組付け精度の向上および共通化が可能となり、コス
トダウンを図ることが可能となる。

【００２２】また、請求項２記載の発明によれば、磁石
リングの接線と前記ホール素子を結ぶ直線とのなす角度
θをｃｏｓ^−１（λ／４Ｌ）が成立するように配置した
ので、請求項１記載の発明の効果に加えて、取付け角度
をθに設定することにより多種の磁石リングに１つのホ
ールＩＣで対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステアリング角センサの実施の形態を
示す概略正面図である。

【図２】磁石リングとホールＩＣの配置関係の一例を示
す説明図である。

【図３】図２のホールＩＣから出力される波形図であ
る。

【図４】磁石リングとホールＩＣの配置関係の他の例を
示す説明図である。

【図５】磁石リングとホールＩＣの配置関係の比較例で
ある。

【図６】図５のホールＩＣから出力される波形図であ
る。

【図７】従来のホール素子を用いたステアリング角セン
サの要部の概略正面図である。

【符号の説明】

１ 磁石リング ２ ステアリングシャフト ４ａ、４ｂ ホール素子 ６ ホールＩＣ Ｌ 一対のホール素子間の距離 Ｒ 一対のホール素子を結ぶ直線 Ｓ 接線（磁石リングの） λ 着磁ピッチ θ 角度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングシャフトに取付けられた磁
   石リングに対向して配置されたホールＩＣにより該ステ
   アリングシャフトの回転角度および回転方向を検出する
   ステアリング角センサであって、 前記ホールＩＣは、一対のホール素子が所定の距離で搭
   載された構造であり、前記一対のホール素子の前記磁石
   リングの接線方向に沿う距離と、前記磁石リングの着磁
   ピッチの１／４の距離とが一致するように配置されてい
   ることを特徴とするステアリング角センサ。
2. 【請求項２】 前記着磁ピッチをλ、前記一対のホール
   素子間の距離をＬとすると、前記磁石リングの接線と前
   記ホール素子を結ぶ直線とのなす角度θは、θ＝ｃｏｓ
   ^−１（λ／４Ｌ）が成立するように配置されていること
   を特徴とする請求項１記載のステアリング角センサ。