JP2002340618A

JP2002340618A - 回転角度検出装置

Info

Publication number: JP2002340618A
Application number: JP2001146211A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Sasanouchi; 清孝笹之内; Koji Miike; 幸司御池; Susumu Nishimoto; 進西本; Yoshiyuki Nakade; 義幸中出; Toshihiro Nomura; 敏裕野村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車の車体制御システムなどに用いられる
多回転のハンドルの回転角度検出装置において、大きな
誤差を発生させることなく、また簡単な計算処理で回転
体の回転角度を検出することを目的とする。【解決手段】第１の回転体１より遅い速度で回転する
ように連結された第２の回転体３に磁石５を組み込み、
その真下に第１の検出手段１４を配置するとともに、第
１の回転体１より速い速度で回転するように連結された
第３の回転体６に磁石を組み込み、その真下に第２の検
出手段１５を配置し、第１の回転体１が回転すると第２
の回転体３と第３の回転体６が回転し、それぞれに組み
込まれている磁石が回転し、検出手段１４，１５を貫く
磁力の方向が変化し、出力が変化し、その出力を演算回
路部１６で計算処理し、多回転可能な第１の回転体１の
回転角度を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の車体制御
システムなどに用いられる多回転のハンドルの回転角度
検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用ハンドルなどのように１
回転以上に有限で回転する回転体の回転角度を検出する
回転角度検出装置として、特開平１１−５００８２８号
公報に開示されているものが知られている。この装置に
おいては、位相差を有する２つの回転体の角度から回転
角度を検出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
装置においては、歯車のがたつきなどにより２つの歯車
の角度がそれぞれずれた場合、特に装置の動作開始時に
大きな測定誤差が発生する可能性があり、また回転角度
を算出するにあたり、複雑な計算処理を必要としてい
た。

【０００４】本発明はこの課題を解決するためのもので
あり、大きな誤差を発生することなく、また簡単な計算
処理で多回転する回転体の回転角度を検出できる回転角
度検出装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、多回転可能な歯車を持った第１の回転体と、
前記歯車に噛合され前記第１の回転体より低速で回転す
る第２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の検出手段を備え、前記第１の検出手段により
前記第１の回転体の回転角度を検出することを特徴とす
るものであり、多回転可能な回転体の回転角度を大きな
誤差発生無く算出できるという作用を有する。

【０００６】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、前記第１の回転体の歯車に噛合
され前記第１の回転体より高速に回転する第３の回転体
と、前記第３の回転体の回転角度を検出する第２の検出
手段を付加し、前記第１、第２の検出手段により前記第
１の回転体の回転角度を検出することを特徴とするもの
であり、高分解能な検出ができるという作用を有する。

【０００７】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２記載の発明において、前記第１の検出手段と第２の検
出手段が磁気検出素子であることを特徴とするものであ
り、非接触で角度検出できるという作用を有する。

【０００８】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
２または３記載の発明において、前記第１の検出手段と
前記第２の検出手段により検出された検出角度信号をシ
リアル信号処理する演算回路部を備えたことを特徴とす
るものであり、装置内部で角度算出でき、外部に通信で
きるという作用を有する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図４を用いて説明する。

【００１０】（実施の形態１）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を示す斜視図、図２は図
１における第２の回転体と磁気検出素子部分の拡大図、
図３は第１の検出手段と第２の検出手段と演算回路部の
関係を示すブロック図である。図１から図３において、
１は第１の回転体、２は前記第１の回転体１の外周の歯
車、３は第２の回転体、４は前記第２の回転体３の歯
車、５は第２の回転体３の中央部に組み込まれており、
第２の回転体３とともに回転する磁石、６は第３の回転
体、７は第３の回転体６の外周の歯車、８は第３の回転
体６の中央部に組み込まれており、第３の回転体６とと
もに回転する磁石、９は第１の回転体１と第２の回転体
３を連結する回転体であり、外周の歯車１０と外周より
内側にある歯車１１とを同軸で有する。１２は第１の回
転体１と同心の回転体であり、歯車１３を有する。

【００１１】第２の回転体３の歯車４は回転体１２の歯
車１３と回転体９の歯車１１，１０とで第１の回転体１
の歯車２と連結されており、第２の回転体３は第１の回
転体１が回転すると歯車２，１０，１１，１３，４の歯
数の比による速比で減速して回転する。第３の回転体６
の歯車７は回転体９の外周の歯車１０で第１の回転体１
の歯車２と連結されており、第３の回転体６は第１の回
転体１が回転すると、歯車２，１０，７の歯数の比によ
る速比で増速して回転する。

【００１２】１４は前記第２の回転体３に組み込まれて
いる磁石５の真下にある距離をおいて配置されている第
１の検出手段であり、内部に磁石検出素子を有してい
る。１５は前記第３の回転体６に組み込まれている磁石
８の真下にある距離を置いて配置されている第２の検出
手段であり、内部に磁気検出素子を有している。１６は
演算回路部であり、第１の検出手段１４と第２の検出手
段１５に接続されており、それぞれの出力から図示しな
いマイクロコンピュータで回転角度を演算し出力する。
図４は第１の回転体１が回転したときの第１の検出手段
１４と第２の検出手段１５の出力を角度換算した変化の
一例を示す図である。

【００１３】次に、以上の構成により回転体の回転角度
検出方法について説明する。第１の回転体１が回転した
とき、第１の回転体１はその外周にある歯車２と回転体
９の外周にある歯車１０によって回転体９を回転させ
る。歯車２の歯数をａ、歯車１０の歯数をｂ、歯車１１
の歯数をｃ、歯車１３の歯数をｄ、歯車４の歯数をｅ、
歯車７の歯数をｆとすると、回転体９は第１の回転体１
に対してａ／ｂ倍の速さで回転する。回転体９は回転体
１２を回転させ、回転体１２は回転体９に対してｃ／ｄ
倍の速さで回転する。次に回転体１２は第２の回転体３
を回転させ、第２の回転体３は回転体１２に対してｄ／
ｅ倍の速さで回転する。

【００１４】そこで、回転数で見ると、第１の回転体１
が１回転すると第２の回転体３は（ａ／ｂ）＊（ｃ／
ｄ）＊（ｄ／ｅ）＝（（ａ＊ｃ）／（ｂ＊ｅ））回転す
る。次に、回転体９は第３の回転体６を回転させ、第３
の回転体６は回転体９に対してｂ／ｆ倍の速さで回転す
る。回転数でみると、第１の回転体１が１回転すると第
２の回転体３は（ａ／ｂ）＊（ｂ／ｆ）＝（ａ／ｆ）回
転する。また、この際、歯車の歯数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆを適切な選択をすることにより、第２の回転体３
は第１の回転体１よりも十分低速回転し、第３の回転体
６は第１の回転体１よりも十分高速回転する。

【００１５】第１の検出手段１４は第２の回転体３に組
み込まれている磁石５の真下に配置されているため、第
２の回転体３が回転すると、第１の検出手段１４を貫く
磁力の方向が変化し、出力が変化する。同様に第２の検
出手段１５も第３の回転体６が回転すると、検出手段１
５を貫く磁力が変化し、出力は変化する。さらに、第１
の検出手段１４と第２の検出手段１５の出力を演算回路
部１６のマイクロコンピュータのＡ／Ｄコンバータでそ
れぞれの出力の組合せにより、第１の回転体１が初期位
置から何回転目のどのあたりの回転角度であるかという
低分解能な角度検出を第１の検出手段１４の出力から、
第１の回転体１の回転角度の高分解能な角度検出を第２
の検出手段１５の出力から演算する。

【００１６】ここで、第１の回転体１が１回転した場合
の第２の回転体３の回転数を０．２回転、第３の回転体
６の回転数を４回転とすると、図４に示すような出力が
得られる。この場合、第１の回転体１は５回転までの回
転角度の検出が可能である。この関係から第１の回転体
１の回転角度は演算回路部１６内のマイクロコンピュー
タのＡ／Ｄコンバータにて第１の検出手段１４の出力か
ら粗く検出し、その付近の精密な角度について第２の検
出手段１５の出力から検出することにより導かれ、さら
に装置外部にシリアル信号として送信される。

【００１７】なお、上述の実施の形態においては、第１
の回転体１に第２の回転体３と第３の回転体６が接続さ
れた場合を記述しているが、第１の回転体１に対して第
２の回転体のみが接続された場合が請求項１に示す回転
角度検出装置であり、第１の回転体１の多回転の低分解
能の回転角度が検出できる。さらに、第２の回転体３の
回転速度を第１の回転体１より高速に回転するように歯
数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを適切に設定した場合、初期位置
からの高分解能の回転角度が検出できる。

【００１８】また、回転体に磁石を組み込み検出手段と
して磁気検出素子としたが、検出手段として、抵抗セン
サ、静電容量センサ、光学センサ、誘導センサなどを用
いてもよい。また、回転体にコードを設けて読み取るよ
うにしてもよい。

【００１９】また、第１の回転体１と第２の回転体３、
第３の回転体６を連結する回転体の数は一方を第１の回
転体１より高速に、もう一方を第１の回転体１より低速
に回転するように連結できれば、上述の実施形態より多
くても、少なくてもよい。

【００２０】また、予め演算回路１６に検出手段１４の
出力と第１の回転体１の絶対角度を照合できる情報を１
点以上用意すれば絶対角度の検出が可能となる。さらに
検出手段１４，１５の出力と第１の回転体１の絶対角度
を照合できる情報を１点以上用意すれば、より高分解能
な絶対角度の検出が可能となる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、大きな誤
差を発生することなく、また簡単な計算処理で多回転す
る回転体の回転角度を検出することができる回転角度検
出装置を実現できるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転角度検出装置の実施の形態１によ
る斜視図

【図２】同要部の拡大斜視図

【図３】同装置における第１の検出手段と第２の検出手
段と演算回路部の関係を示すブロック図

【図４】同装置における第１の検出手段と第２の検出手
段の出力の角度換算した変化の一例を示す波形図

【符号の説明】

１第１の回転体２第１の回転体の外周の歯車３第２の回転体４第２の回転体の外周の歯車５磁石６第３の回転体７第３の回転体の外周の歯車８磁石９回転体１０回転体の外周の歯車１１回転体の外周より内側にある歯車１２回転体１３回転体の外周の歯車１４第１の検出手段１５第２の検出手段１６演算回路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西本進大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者中出義幸大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者野村敏裕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） 2F063 AA35 BA02 CA09 DA01 DA05 DC08 GA52 KA01 2F077 AA25 AA27 AA33 JJ02 JJ07 PP05 QQ02 WW08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多回転可能な歯車を持った第１の回転体
と、前記歯車に噛合され前記第１の回転体より低速で回
転する第２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の検出手段を備え、前記第１の検出手段に
より前記第１の回転体の回転角度を検出することを特徴
とする回転角度検出装置。
【請求項２】前記第１の回転体の歯車に噛合され前記
第１の回転体より高速に回転する第３の回転体と、前記
第３の回転体の回転角度を検出する第２の検出手段を付
加し、前記第１、第２の検出手段により前記第１の回転
体の回転角度を検出することを特徴とする請求項１に記
載の回転角度検出装置。
【請求項３】前記第１の検出手段と第２の検出手段が
磁気検出素子であることを特徴とする請求項２に記載の
回転角度検出装置。
【請求項４】前記第１の検出手段と前記第２の検出手
段により検出された検出角度信号をシリアル信号処理す
る演算回路部を備えたことを特徴とする請求項２または
３に記載の回転角度検出装置。