(57)【要約】【課題】本発明は、操向角感知装置及び感知方法を提供するためのものである。【解決手段】本発明は、操向シャフトと共にシャフトギアが回転し、互いに異なるギア比を有する複数個のサブギアがシャフトギアと共に回転し、各サブギアの軸上に結合された複数個のマグネットの回転角度に相応する回転ビット値の差を利用して操向シャフトの操向角を検出する装置及び方法を提供する。【選択図】図１
2009505097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操向シャフトに結合されたシャフトギアと、
前記シャフトギアと共に回転する第１サブギアと、
前記第１サブギアと異なるギア比を有し、前記第１サブギアに歯結合された第２サブギアと、
前記第１サブギアの軸上に結合された第１マグネットと、
前記第２サブギアの軸上に結合された第２マグネットと、
を含むことを特徴とする操向角感知装置。
【請求項２】
前記第１サブギアは、前記第２サブギアのギア比より小さなギア比を有することを特徴とする請求項１記載の操向角感知装置。
【請求項３】
前記第２サブギアは、第１サブギアの外周面または内周面に歯結合されることを特徴とする請求項１記載の操向角感知装置。
【請求項４】
前記第１サブギアは、前記第１サブギアの一側に形成され、第２サブギアが歯結合された連結ギアを含むことを特徴とする請求項１記載の操向角感知装置。
【請求項５】
前記第１及び第２マグネットは、少なくとも２つの極を有する永久磁石を含むことを特徴とする請求項１記載の操向角感知装置。
【請求項６】
前記第１及び第２マグネットに所定離隔され、前記第１及び第２マグネットの回転角度に相応する回転ビット値を各々出力する第１及び第２角度感知部を含むことを特徴とする請求項１記載の操向角感知装置。
【請求項７】
前記第１及び第２角度感知部は、ロータリホール集積回路であることを特徴とする請求項６記載の操向角感知装置。
【請求項８】
前記第１及び第２角度感知部から出力された回転ビット値の差を求めて、前記回転ビット値の差に一定なゲイン値を掛けて絶対操向角を検出する操向角演算部を含むことを特徴とする請求項６記載の操向角感知装置。
【請求項９】
前記操向角演算部は、前記第１及び第２マグネットの中で、回転周期の短いマグネットの回転ビット値から回転周期の長いマグネットの回転ビット値を減算して回転ビット差値を求めることを特徴とする請求項８記載の操向角感知装置。
【請求項１０】
前記操向角演算部は、回転ビット差が０未満であれば、回転周期の短いマグネットの回転ビット値、または前記求められた回転ビット差に一周期のビットサイズを足すことを特徴とする請求項８記載の操向角感知装置。
【請求項１１】
前記回転ビット値の差は、０≦回転ビット差≦２ｎ−１を満たし、２ｎは一周期のディジタルビット数であり、ｎはビット数であることを特徴とする請求項８記載の操向角感知装置。
【請求項１２】
前記操向角演算部に入力された回転ビット値、回転ビット差、ゲイン値、及び操向角を格納する格納手段を含むことを特徴とする請求項８記載の操向角感知装置。
【請求項１３】
前記シャフトギアは、操向トルクセンシング装置の出力軸の外周面に結合されることを特徴とする請求項１記載の操向角感知装置。
【請求項１４】
操向シャフトギアに結合されたギアと共に回転する第１マグネットと、
前記第１マグネットの回転周期と異なる周期で回転する第２マグネットと、
前記回転する第１マグネットの磁界の変化に相応する第１回転ビット値を出力する第１角度感知部と、
前記回転する第２マグネットの磁界の変化に相応する第２回転ビット値を出力する第２角度感知部と、
前記第１角度感知部の第１回転ビット値と第２角度感知部の第２回転ビット値との差を利用して操向角を検出する操向角演算部と、
を含むことを特徴とする操向角感知装置。
【請求項１５】
前記シャフトギアに歯結合され、前記第１マグネットが軸上に結合された第１サブギアを含むことを特徴とする請求項１４記載の操向角感知装置。
【請求項１６】
前記第１サブギアと異なるギア比を有し、第１サブギアに歯結合され、前記第２マグネットが軸上に結合された第２サブギアを含むことを特徴とする請求項１５記載の操向角感知装置。
【請求項１７】
前記第２サブギアは、第１サブギアの内周面または外周面に歯結合されることを特徴とする請求項１６記載の操向角感知装置。
【請求項１８】
前記第１サブギアの一側に形成され、第２マグネットが軸上に結合されたギアが歯結合される連結ギアを含むことを特徴とする請求項１５記載の操向角感知装置。
【請求項１９】
前記シャフトギアに歯結合された第３サブギアと、
前記第３サブギアの外周面に各々歯結合され、軸上に第１及び第２マグネットが各々結合された互いに異なるギア比を有する第１及び第２サブギアと、
を含むことを特徴とする請求項１５記載の操向角感知装置。
【請求項２０】
前記操向角演算部は、前記第１及び第２マグネットの中で、回転周期の短いマグネットの回転ビット値から回転周期の長いマグネットの回転ビット値を減算して回転ビット差値を求めて、前記求められた回転ビット差値に一定なゲイン値を掛けて絶対操向角を検出することを特徴とする請求項１５記載の操向角感知装置。
【請求項２１】
前記操向角演算部は、回転ビット差値が０未満であれば、前記回転周期の短いマグネットの回転ビット値または前記求められた回転ビット差に一周期のビットサイズを足すことを特徴とする請求項２０記載の操向角感知装置。
【請求項２２】
操向シャフトに結合されたシャフトギアが回転するステップと、
前記シャフトギアと共に複数個のサブギアが互いに異なるギア比で回転するステップと、
各サブギアの軸上に結合された各マグネットの磁界変化に相応する回転ビット値を各々出力するステップと、
前記複数個のマグネットの回転ビット値の差を利用して前記操向シャフトの操向角を検出するステップと、
を含むことを特徴とする操向角感知方法。
【請求項２３】
前記回転ビット差値は、複数個のマグネットの中で、回転周期の短いマグネットの回転ビット値から回転周期の長いマグネットの回転ビット値を減算して求めることを特徴とする請求項２１記載の操向角感知方法。
【請求項２４】
前記操向角検出ステップは、前記回転ビット差値が０以上であれば、前記回転ビット差値にゲイン値を掛けて絶対操向角を求めるステップと、
前記回転ビット差値が０未満であれば、回転周期の短いマグネットの回転ビット値に一周期のビットサイズを足して回転ビット差を求めるステップへ移動するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２２記載の操向角感知方法。
【請求項２５】
前記操向角検出ステップは、前記回転ビット差値が０以上であれば、前記回転ビット差値にゲイン値を掛けて絶対操向角を求めるステップと、
前記回転ビット差値が０未満であれば、前記回転ビット差値に一周期のビットサイズを足して、その足した値に前記ゲイン値を掛けて絶対操向角を求めるステップと、
を含むことを特徴とする請求項２１記載の操向角感知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操向角感知装置及び感知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に必須的に適用される操向装置は、自動車の経路及び進行方向を運転者の要求に従って転換する装置である。このような操向装置は、運転者が操作する操向ホイール（steering wheel）と、上記操向ホイールと連動して操作力を伝達する操向シャフト（streering shaft）と、上記操向シャフトに設置されて操向ホイールの操向角度、即ち、操向角を感知する操向角感知装置を含む。
【０００３】
一般に、自動車の操向シャフトは、操向ホイールと連動して時計方向及び反時計方向に各々２〜３回転をすることになるので、このような操向シャフトの回転方向と回転に従う操向角をより正確に検出できる操向角感知装置が要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、シャフトギアに従って回転する複数個のサブギアの軸上に結合されたマグネットの回転角度をディジタル的に処理して絶対操向角を検出できるようにした操向角感知装置及びその感知方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、複数個のマグネットの回転角度を感知した後、ディジタル的に処理することによって、信号変換による誤りを減少させることができるようにした操向角感知装置及びその感知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従う操向角感知装置は、操向シャフトに結合されたシャフトギアと、上記シャフトギアと共に回転する第１サブギアと、上記第１サブギアと異なるギア比を有し、上記第１サブギアに歯結合された第２サブギアと、上記第１サブギアの軸上に結合された第１マグネットと、上記第２サブギアの軸上に結合された第２マグネットとを含む。
【０００７】
本発明に従う操向角感知装置は、操向シャフトギアに結合されたギアと共に回転する第１マグネットと、上記第１マグネットの回転周期と異なる周期で回転する第２マグネットと、上記回転する第１マグネットの磁界の変化に相応する第１回転ビット値を出力する第１角度感知部と、上記回転する第２マグネットの磁界の変化に相応する第２回転ビット値を出力する第２角度感知部と、上記第１角度感知部の第１回転ビット値と第２角度感知部の第２回転ビット値との差を利用して操向角を検出する操向角演算部とを含む。
【０００８】
本発明に従う操向角感知方法は、操向シャフトと共にシャフトギアが回転するステップと、上記シャフトギアと共に複数個のサブギアが互いに異なるギア比で回転するステップと、上記各サブギアの軸上に結合された各マグネットの磁界変化に相応する回転ビット値を各々出力するステップと、上記複数個のマグネットの回転ビット値の差を利用して上記操向シャフトの操向角を検出するステップとを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に従う操向角感知装置及びその感知方法によると、シャフトギアの回転に従い、互いに異なる周期で回転するマグネットの回転角度をディジタル信号で出力することによって、簡単な演算により絶対操向角を検出できる効果が得られる。
【００１０】
また、アナログ信号をディジタル信号に変換する過程がないので、信号変換に従う誤り発生を減らすことができる。
【００１１】
また、信号変換過程がないので、信頼性及び処理速度が向上し、アナログ／ディジタル変換器の除去に従うコスト低減の効果がある。
【００１２】
また、小型の操向角感知装置を提供することができる。
【００１３】
また、操向角感知装置と操向角トルク感知装置とが結合された複合センサーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に対して添付図面を参照して説明すると、次の通りである。
【００１５】
図１は、操向角感知装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【００１６】
図１を参照すると、操向角感知装置２００は、操向シャフト１００が結合されたシャフトギア２２０、第１サブギア２３０、第１マグネット２３１、第２サブギア２４０、第２マグネット２４１、第１角度感知部２５１、第２角度感知部２５２、及び操向角演算部２５５を含む。
【００１７】
操向角感知装置２００は、ケース２０１及びカバー２０２の内側に備えられることができる。ケース２０１の内側には、シャフトギア２２０、第１サブギア２３０、第１マグネット２３１、第２サブギア２４０、及び第２マグネット２４１が配置される。カバー２０２の内側には回路基板２５０が配置され、回路基板２５０には第１角度感知部２５１、第２角度感知部２５２、及び操向角演算部２５５が配置される。ここで、操向角演算部２５５は他の回路基板に配置されることもできる。
【００１８】
操向シャフト（streering shaft）１００は、運転者が操向ホイール（streering wheel）（図示せず）を操作すると、その操作力をシャフトギア２２０に伝達する。シャフトギア２２０は、操向シャフト１００の外周面に結合され、操向シャフト１００と共に回転する。ここで、シャフトギア２２０は、操向シャフト１００に直接結合されるか、操向トルク感知装置２０３の出力軸２１０を通じて結合されることもでき、これに限定されるものではない。
【００１９】
ここで、操向トルク感知装置２０３は、ケース２０１の内部にトルクセンサー（図示せず）、トーションバー（図示せず）、出力軸２１０などを含んで設置される。
【００２０】
シャフトギア２２０は、操向トルク感知装置２０３の出力軸２１０の外周面に結合される。例えば、シャフトギア２２０の内周面に形成された突起２２３が出力軸２１０の内周面に形成された溝２１３に挿入される。ここで、突起２２３及び溝２１３が形成される位置や個数などは変更することができる。
【００２１】
シャフトギア２２０は、操向シャフト１００の回転と同期して、時計方向または反時計方向に２〜３回転することになる。例えば、操向シャフト１００は、一方向に７２０゜〜１０８０゜の範囲内で回転されるように設計することができ、このような回転角度に限定されるものではない。
【００２２】
第１サブギア２３０及び第２サブギア２４０は、シャフトギア２２０に各々歯結合されて、シャフトギア２２０と共に回転する。このような第１サブギア２３０及び第２サブギア２４０のギア比は互いに異なるように形成されるが、第２サブギア２４０のギア比が第１サブギア２３０のギア比より大きく形成されることもできる。例えば、シャフトギア２２０が１回転する際、第１サブギア２３０は第２サブギア２４０よりたくさん回転することになる。
【００２３】
一例として、シャフトギア２２０、第１サブギア２３０、及び第２サブギア２４０のギア比が１：８：７．５の場合、シャフトギア２２０が１回転すると、第１サブギア２３０は８回転し、第２サブギア２４０は７．５回転することになる。このような２つのサブギアのギア比に対して限定せず、第２サブギアが第１サブギアのギア比より大きい場合もある。
【００２４】
第１マグネット２３１は、第１サブギア２３０の軸上に結合され、第１サブギア２３０と共に回転する。第２マグネット２４１は第２サブギア２４０の軸上に結合され、第２サブギア２４０と共に回転する。このような第１マグネット２３１及び第２マグネット２４１は、少なくとも２極（Ｎ：Ｓ）を持つ永久磁石、電磁石、及び磁化された金属中のいずれか１つで具現することができる。
【００２５】
第１マグネット２３１及び第２マグネット２４１は、第１サブギア２３０及び第２サブギア２４０の回転に従って回転することになり、回転に従い磁界が変化することになる。
【００２６】
第１角度感知部２５１は、第１マグネット２３１と一定間隔で対向され、第２角度感知部２５２は、第２マグネット２４１と一定間隔を置いて各々対向することになる。ここで、２つの角度感知部２５１、２５２と２つのマグネット２３１、２４１との間の間隔は同一に、または相違するように配置されることができる。
【００２７】
このような第１角度感知部２５１及び第２角度感知部２５２は、回路基板２５０に搭載され、ロータリホール集積回路（rotary hall IC）で各々具現されることができ、ロータリホール集積回路は、少なくとも磁力センサーを含む。このようなロータリホール集積回路は、各マグネット２３１、２４１の回転に従い磁界の変化をリアルタイム検出し、検出された磁界値をディジタル値に変換して出力することができる。
【００２８】
第１角度感知部２５１及び第２角度感知部２５２は、シャフトギア２２０の回転に従い第１及び第２マグネット２３１、２４１の磁界の変化を各々検出し、検出された磁界の変化に相応するディジタルデータを各々出力することになる。
【００２９】
操向角演算部２５５は、第１角度感知部２５１のディジタルデータと第２角度感知部のディジタルデータとの差を計算した後、上記ディジタルデータの差に相応する絶対操向角を検出することになる。ここで、絶対操向角は自動車の電源がオフされた後、オンされても操向ホイールの操向角位置を正確に検出することができる。このために、回路基板２５０には第１角度感知部２５１と第２角度感知部２５２の回転ビット値と操向角を格納する格納手段をさらに具備することもできる。
【００３０】
このような操向角感知装置２００の動作について説明すれば、次の通りである。
【００３１】
運転者により操向ホイールが操作されると、操向ホイールに連結された操向シャフト１００が回転することになる。操向シャフト１００が回転すると、シャフトギア２２０が同期して回転する。そして、互いに異なるギア比を有する第１サブギア２３０と第２サブギア２４０は、シャフトギア２２０により互いに異なる角速度で回転することになる。
【００３２】
この際、第１サブギア２３０の軸上に結合された第１マグネット２３１と、第２サブギア２４０の軸上に結合された第２マグネット２４１が回転しながら磁界が変化することになる。例えば、第１及び第２マグネット２３１、２４１のＮ極とＳ極の位置が第１及び第２サブギア２３０、２４０の回転に従って変化する。
【００３３】
第１角度感知部２５１は、第１マグネット２３１の磁界変化により回転角度を検出し、上記回転角度に相応する第１回転ビット値を操向角演算部２５５に出力する。
【００３４】
第２角度感知部２５２は、第２マグネット２４１の回転に従う磁界変化により回転角度を検出し、上記回転角度に相応する第２回転ビット値を操向角演算部２５５に出力することになる。
【００３５】
操向角演算部２５５は、第１角度感知部２５１の第１回転ビット値と第２角度感知部２５２の第２回転ビット値との差（offset）を計算した後、上記計算された回転ビット値の差を利用して操向シャフト１００の操向角を検出する。このような操向角を検出する具体的な説明は、図６及び図７の説明で詳細に後述することにする。
【００３６】
図２は、第２実施形態に従う操向角感知装置を示す斜視図である。このような第２実施形態は、第１実施形態と同一部分に対しては同一符号を与えて、重複説明は省略する。
【００３７】
図２を参照すると、操向角感知装置２００は、シャフトギア２２０に第１サブギア３３０が歯結合され、第１サブギア３３０には第２サブギア３４０が歯結合される。第１サブギア３３０と第２サブギア３４０は互いに異なるギア比を有するが、第２サブギア３４０のギア比が第１サブギア３３０のギア比より大きく形成される。
【００３８】
第１サブギア３３０の軸上には第１マグネット３３１が結合され、第２サブギア３４０の軸上には第２マグネット３４１が結合される。ここで、第１及び第２マグネット３３１、３４１の間の間隔は、第１サブギア３３０に第２サブギア３４０が歯結合されるため、相対的に近づくことになる。これによって、第１及び第２マグネット３３１、３４１に対向する第１角度感知部２５１及び第２角度感知部２５２の間の間隔も減少することになる。したがって、回路基板２５０のサイズを縮めることができ、操向角感知装置２００を小型化することができる。
【００３９】
第１及び第２角度感知部２５１、２５２は、第１及び第２マグネット３３１、３４１の回転に従い磁界変化を検出し、上記磁界変化に従うディジタルデータを各々出力することになる。操向角演算部２５５は、第１及び第２角度感知部２５１、２５２の出力データの差を利用して操向角を検出することになる。
【００４０】
図３は、第３実施形態に従う操向角感知装置を示す斜視図である。このような第３実施形態は、第１実施形態と同一部分に対しては同一符号を与えて、重複説明は省略する。
【００４１】
図３を参照すると、操向角感知装置２００はシャフトギア２２０に第１サブギア４３０が歯結合され、第１サブギア４３０の一側に形成された連結ギア４３２に第２サブギア４４０が歯結合される。
【００４２】
連結ギア４３２は、第１サブギア４３０及び第２サブギア４４０より小さなギア比で形成される。
【００４３】
第１サブギア４３０及び連結ギア４３２の軸上に第１マグネット４３１が結合され、第２サブギア４４０の軸上に第２マグネット４４１が結合される。ここで、第１及び第２マグネット４３１、４４１の間の間隔を第１実施形態より近く配置することによって、第１角度感知部２５１及び第２角度感知部２５２の間隔も減少することになる。したがって、回路基板２５０のサイズを縮めることができ、操向角感知装置２００を小型化することができる。
【００４４】
第１及び第２角度感知部２５１、２５２は、第１及び第２マグネット４３１、４４１の回転に従い磁界変化を検出し、上記磁界変化に従うディジタルデータを各々出力することになる。操向角演算部２５５は、第１及び第２角度感知部２５１、２５２の出力データの差を利用して操向角を検出することになる。
【００４５】
図４は、第４実施形態に従う操向角感知装置を示す斜視図である。このような第４実施形態は、第１実施形態と同一部分に対しては同一符号を与えて、重複説明は省略する。
【００４６】
図４を参照すると、操向角感知装置２００はシャフトギア２２０に連結ギア５２０が歯結合され、連結ギア５２０に第１及び第２サブギア５３０、５４０が歯結合される。ここで、連結ギア５２０の軸上にはマグネットが具備されず、第１及び第２サブギア５３０、５４０の軸上に第１及び第２マグネット５３１、５４１が結合される。このような第４実施形態は、シャフトギア２２０に第１及び第２サブギア５３０、５４０を直接的に歯結合せず、第３サブギア５２０を通じて歯結合することになる。
【００４７】
また、第１サブギア５３０は、第２サブギア５４０のギア比より小さなギア比を有し、シャフトギア２２０の回転に従い第３サブギア５２０が回転して第１及び第２サブギア５３０、５４０も共に回転することになる。
【００４８】
この際、第１及び第２角度感知部２５１、２５２は、第１及び第２マグネット５３１、５４１の回転に従い磁界変化を検出し、上記磁界変化に従うディジタルデータを各々出力することになる。操向角演算部２５５は、第１及び第２角度感知部２５１、２５２の出力データの差を利用して操向角を検出する。
【００４９】
図５は、第５実施形態に従う操向角感知装置を示す斜視図である。このような第５実施形態は、第１実施形態と同一部分に対しては同一符号を与えて、重複説明は省略する。
【００５０】
図５を参照すると、操向角感知装置２００は、シャフトギア２２０の外周面に第１サブギア６３０が歯結合され、第１サブギア６３０の内周面に第２サブギア６４０が歯結合される。これによって、第１サブギア６３０のギア比が第２サブギア６４０のギア比より大きく形成される。
【００５１】
第１サブギア６３０及び第２サブギア６４０の軸上には、第１及び第２マグネット６３１、６４１が各々結合される。ここで、第１マグネット６３１が第２サブギア６４０に遮られないように第２サブギア６４０及び第１マグネット６３１などのサイズを適切に調節して設置することができる。
【００５２】
また、第１マグネット６３１と第１角度感知部２５１との間の間隔は、第２マグネット６４１と第２角度感知部２５２との間の間隔と異なるように配置されることができる。
【００５３】
この際、第１及び第２角度感知部２５１、２５２は、第１及び第２マグネット６３１、６４１の回転に従い磁界変化を検出し、上記磁界変化に従うディジタルデータを各々出力することになる。操向角演算部２５５は、第１及び第２角度感知部２５１、２５２の出力データの差を利用して操向角を検出する。
【００５４】
図６は、第１実施形態で操向角感知例を説明するためのブロック構成図である。
【００５５】
図６を参照すると、第１角度感知部２５１は、第１マグネット２３１の回転に従い磁界変化により第１回転角度を検出し、上記回転角度に相応するディジタルデータとして第１回転ビット値（Ｓ１）を出力する。
【００５６】
第２角度感知部２５２は、第２マグネット２４１の回転に従う磁界変化により第２回転角度を検出し、上記第２回転角度に相応するディジタルデータとして第２回転ビット値（Ｓ２）を出力する。
【００５７】
操向角演算部２５５は、第１回転ビット値（Ｓ１）から第２回転ビット値（Ｓ２）を減算して、回転ビット差（offset）を求めて、上記回転ビット差に予め決まったゲイン（gain）値を掛けて操向ホイール及び操向シャフトの操向角を検出することになる。ここで、回転ビット値、回転ビット差、ゲイン値、そして操向角は、格納手段（図示せず）に格納され、操向角演算部２５５に提供される。
【００５８】
このような操向角は数式１により求められる。
【００５９】
【数１】
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【００６０】
ここで、θは操向角であり、δＳ＝Ｓ１−Ｓ２であり、０?δＳ?２ｎ−１を満たす。Ｇはゲイン値である。
【００６１】
Ｓ１は第１角度感知部２５１により検出された第１マグネット２３１の回転角度に相応する第１回転ビット値であり、Ｓ２は第２角度感知部２５２により検出された第２マグネット２４１の回転角度に相応する第２回転ビット値である。
【００６２】
ここで、δＳは第１回転ビット値（Ｓ１）と第２回転ビット値（Ｓ２）の差値であって、最大値は２ｎ−１であり、最小値は０である。ｎは角度感知部のディジタル出力のビット数である。
【００６３】
ゲイン（Ｇ）値は、シャフトギア、第１サブギア、第２サブギアのギア比、そして回転ビットの差に従って予め決まった値である。
【００６４】
このような実施形態では、操向シャフトにシャフトギアを結合し、シャフトギアの回転により複数個のサブギア及び複数個のマグネットが互いに異なる周期で回転することになる。また、複数個の角度感知部２５１、２５２は、複数個のマグネット２３１、２４１の磁界の変化に従うディジタルデータを出力し、操向角演算部２５５は上記ディジタルデータの差を利用して操向シャフトの絶対操向角を検出することができる。このように、操向角演算部は直接出力されたディジタルデータを利用して操向角を速く検出することができ、信頼性が向上し、処理速度を改善することができる。
【００６５】
図７は、本発明に係る操向角感知において、２つのシャフトギアの回転に従う角度感知部の出力値を利用して操向角を求める例を示すグラフである。
【００６６】
図７の横軸は操向角を表すものであって、操向ホイールを時計方向に最大限回転させた状態から反時計方向に最大限回転させた角度を１８００゜として設計した構成である。そして、縦軸は角度感知部及び操向角演算部の出力値を表す。
【００６７】
図６及び図７を参照すると、第１回転ビット値（Ｓ１）は第１角度感知部２５１に検出された第１マグネット２３１の回転角度を回転周期に従って線形的に求めた後、各回転周期の回転角度が第１回転ビット値となる。
【００６８】
第１回転ビット値（Ｓ２）は、第２角度感知部２５２に検出された第２マグネット２４１の回転角度を回転周期に従って線形的に求めた後、各回転周期の回転角度が第２回転ビット値となる。
【００６９】
ここで、回転周期はギア比の差に従って異なるように表れることになる。即ち、第１マグネット２３１の回転周期と第２マグネット２４１の回転周期とに差が存在し、このような差は第１回転ビット値（Ｓ１）と第２回転ビット値（Ｓ２）との差により求められる。
【００７０】
そして、第１及び第２マグネット２３１、２４１の回転ビット値Ｓ１、Ｓ２は、一周期の回転ビットサイズである２ｎ（０〜２ｎ−１）範囲内で互いに異なる値に決まる。
【００７１】
そして、回転ビット差値（δＳ）は、操向シャフトの回転に従って一定勾配を有し、増加するグラフとして表現される。即ち、第１回転ビット値（Ｓ１）と第２回転ビット値（Ｓ２）との差が回転ビット差値（δＳ）により求められる。ここで、回転ビット差値（δＳ）が０未満に検出されると、δＳまたはＳ１に一周期の回転ビットサイズ（２ｎ）を足す。
【００７２】
このような回転ビット差値（δＳ）にゲイン値を掛けることにより、操向角（θ）を検出することができる。例えば、回転ビット差値（δＳ）が２００（ｂｉｔ）であり、ゲインが３．６であれば、操向角は２００×３．６=７２０゜に求められる。
【００７３】
図８は、本発明の実施形態に従う操向角感知方法の第１フローチャートである。
【００７４】
図８を参照すると、操向シャフトの回転によりシャフトギアが回転し、シャフトギアの回転により互いに異なるギア比を有する第１及び第２サブギアも回転することになる。この際、第１及び第２サブギアの軸上に結合された第１及び第２マグネットも回転する（Ｓ１０１）。ここで、第１サブギアのギア比は第２サブギアのギア比より小さくなる。
【００７５】
第１及び第２マグネットの磁界が変化されると、第１及び第２角度感知部は、第１及び第２マグネットの磁界変化に従う回転角度として第１及び第２回転ビット値（Ｓ１、Ｓ２）を出力する（Ｓ１０３）。
【００７６】
操向角演算部は、第１及び第２回転ビット値（Ｓ１、ＳＳ）が入力されると、第１回転ビット値（Ｓ１）から第２回転ビット値（Ｓ２）を減算して、回転ビット差値（δＳ）を求めることになり（Ｓ１０５）、求められた回転ビット差（δＳ）が０以上であるか否かを確認する（Ｓ１０７）。ここで、回転ビット差値（δＳ）は回転周期の短いマグネットの回転ビット値から回転周期の長いマグネットの回転ビット値を減算して求めることになる。
【００７７】
回転ビット差（Ｓ１０７）が０以上であれば、上記減算した結果にゲイン（Ｇ）値を掛けて、操向角（θ＝δＳ×Ｇ）を検出する。ここで、ゲイン値は予め決まった値である。
【００７８】
そして、減算した結果が０未満であれば、第１回転ビット値（Ｓ１）に一周期のビットサイズ（２ｎ）を足して更新した後（Ｓ１０９）、上記更新された第１回転ビット値と第２回転ビット値を減算して、回転ビット差（δＳ）を求めるステップ（Ｓ１０５）に移動する。
【００７９】
図９は、本発明の実施形態に従う操向角感知方法の第２フローチャートである。
【００８０】
図９を参照すると、操向シャフトの回転によりシャフトギアが回転し、シャフトギアの回転により互いに異なるギア比を有する第１及び第２サブギアも回転することになる。この際、第１及び第２サブギアの軸上に結合された第１及び第２マグネットも回転することになる（Ｓ１２１）。ここで、第１サブギアのギア比は、第２サブギアのギア比より小さな場合である。
【００８１】
第１及び第２マグネットの磁界が変化されると、第１及び第２角度感知部は、第１及び第２マグネットの回転角度に相応する第１及び第２回転ビット値（Ｓ１、Ｓ２）を出力する（Ｓ１２３）。
【００８２】
操向角演算部は、第１及び第２回転ビット値（Ｓ１、Ｓ２）が入力されると、第１回転ビット値（Ｓ１）から第２回転ビット値（Ｓ２）を減算して、回転ビット差（δＳ）を求めることになる（Ｓ１２５）。回転ビット差が０以上であるか否かを確認する（Ｓ１２７）。
【００８３】
回転ビット差（δＳ）が０以上であれば、上記減算した結果にゲイン（Ｇ）値を掛けて、操向角（θ=δＳ×Ｇ）を検出することになる（Ｓ１３１）。ここで、ゲイン値は予め決まった値である。
【００８４】
そして、回転ビット差（δＳ）が０未満であれば、上記求められた回転ビット差に一周期のビットサイズ（２ｎ）を足して回転ビット差を更新した後（Ｓ１２９）、操向角を求めることになる（Ｓ１３１）。
【００８５】
本発明の技術思想は、上記好ましい実施形態により具体的に記述されたが、前述した実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものでないことに留意すべきである。また、本発明の技術分野の通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施が可能であることが分かる。
【００８６】
本発明に従う操向角感知装置及び感知方法によると、操向シャフトに結合されたシャフトギアの回転に従い互いに異なる周期で回転するマグネットの磁界の変化をディジタルデータで出力することによって、簡単な演算により絶対操向角を検出できる効果がある。
【００８７】
また、アナログ信号をディジタル信号に変換する過程がないので、信号変換に従う誤り発生を減らすことができる。
【００８８】
また、信号変換過程がないので、信頼性及び処理速度が向上し、アナログ／ディジタル変換器の除去に従うコスト低減効果がある。
【００８９】
また、小型の操向角感知装置を提供することができる。
【００９０】
また、操向角感知装置とトルク感知装置が結合された複合操向センサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１実施形態に従う操向角感知装置を示す斜視図である。
【図２】第２実施形態に従う操向角感知装置を示す斜視図である。
【図３】第３実施形態に従う操向角感知装置を示す斜視図である。
【図４】第４実施形態に従う操向角感知装置を示す斜視図である。
【図５】第５実施形態に従う操向角監視装置を示す斜視図である。
【図６】図１の角度感知部及び操向角演算部のブロック構成図である。
【図７】本発明の実施形態に従う操向角感知において、２つのシャフトギアの回転に従う角度感知部の出力値を利用して操向角を求める例を示すグラフである。
【図８】第１実施形態に従う操向角感知方法を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態に従う操向角感知方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９２】
１００    操向シャフト
２００    操向角感知装置
２２０    シャフトギア
２３０、３３０、４３０、５３０、６３０    第１サブギア
２３１、３３１、４３１、５３１、６３１    第１マグネット
２４０、３４０、４４０、５４０、６４０    第２サブギア
２４１、３４１、４４１、５４１、６４１    第２マグネット
２５１    第１角度感知部
２５２    第２角度感知部
２５５    操向角演算部 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009505097.tif 000007
【図５】
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【図６】
2009505097.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2009505097.tif 000013
2009505097.tif 000014