(57)【要約】  角回転センサシステムは、それぞれは入力軸又は出力軸の長手方向軸に平行な複数の部材を含む入力軸ターゲット及び出力軸ターゲットと、角速度は入力軸の角速度に対して所定の比率を示すギアターゲットであって、それぞれは入力軸から離れる方向に延び、入力軸の長手方向軸に平行な平面に垂直である複数の部材を含むギアターゲットと、入力軸ターゲットの検知した角回転及びギアターゲットの検知した角回転に応答して、入力軸の角度位置を決定し、入力軸ターゲットの検知した角回転及び出力軸ターゲットの検知した角回転に応答して、入力軸に作用するトルク量を決定するように構成された制御回路とからなる。【選択図】図２Ｂ
2019522212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角回転センサシステムであって、
入力軸と、
出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間に結合されたトーションバーと、
前記入力軸の第１の部分を囲む入力軸ターゲットであって、複数の入力軸ターゲット部材を含み、各前記複数の入力軸ターゲット部材は、前記入力軸の長手方向軸に平行な面を示す、入力軸ターゲットと、
前記出力軸の一部分を囲む出力軸ターゲットであって、複数の出力軸ターゲット部材を含み、各前記複数の出力軸ターゲット部材は、前記出力軸の長手方向軸に平行な面を示す、出力軸ターゲットと、
ギアターゲットであって、前記ギアターゲットの角速度は前記入力軸の角速度に対して所定の比率を示し、前記ギアターゲットは複数のギアターゲット部材を含み、各前記複数のギアターゲット部材は、前記入力軸から離れる方向に延び、前記入力軸の前記長手方向軸に平行な平面に直角な面を示す、ギアターゲットと、
入力軸ターゲットセンサであって、各前記複数の入力軸ターゲット部材の前記面と前記入力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答して、前記入力軸ターゲットの角回転を検知するように構成された入力軸ターゲットセンサと、
出力軸ターゲットセンサであって、各前記複数の出力軸ターゲット部材の前記面と前記出力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答して、前記出力軸ターゲットの角回転を検知するように構成された出力軸ターゲットセンサと、
ギアターゲットセンサであって、各前記複数のギアターゲット部材の前記面と前記ギアターゲットセンサとの間の相対移動に応答して、前記ギアターゲットの角回転を検知するように構成されたギアターゲットセンサと、
制御回路であって、
前記入力軸ターゲットの前記検知した角回転及び前記ギアターゲットの前記検知した角回転に応答して、前記入力軸の角度位置を決定し、
前記入力軸ターゲットの前記検知した角回転及び前記出力軸ターゲットの前記検知した角回転に応答して、前記入力軸に作用するトルク量を決定し、
前記入力軸の前記決定した角度位置及び前記決定したトルク量を出力するように構成された、制御回路と
を含む、角回転センサシステム。
【請求項２】
プリント基板（ＰＣＢ）、前記入力軸ターゲットセンサ、前記出力軸ターゲットセンサ、及び前記ＰＣＢに配置された前記ギアターゲットセンサを更に含み、
前記ＰＣＢは、前記入力軸の前記長手方向軸に平行な平面を画定する、請求項１に記載の角回転センサシステム。
【請求項３】
前記入力軸の第２の部分を囲み、第１の歯数を示す第１の歯車と、
第２の歯車であって、第２の歯数を示し、前記第２の歯車の歯は前記第１の歯車の歯と噛み合い、前記ギアターゲットは、前記第２の歯車に結合されて、前記第２の歯車の回転に応答して回転するように構成された、第２の歯車と
を更に含み、
前記入力軸の前記角度位置を決定するための前記構成は、更に、前記第２の歯数に対する前記第１の歯数の比率に応答する、請求項１又は２に記載の角回転センサシステム。
【請求項４】
前記第２の歯車は、前記第１の歯車に垂直である、請求項３に記載の角回転センサシステム。
【請求項５】
各前記複数のギアターゲット部材は円形の基部から延び、前記平行な平面は、前記円形の基部によって画定される、請求項１又は２に記載の角回転センサシステム。
【請求項６】
角回転センサシステムであって、
入力軸の第１の部分を囲む入力軸ターゲットであって、複数の入力軸ターゲット部材を含み、各前記複数の入力軸ターゲット部材は、前記入力軸の長手方向軸に平行な面を示す、入力軸ターゲットと、
出力軸の一部分を囲む出力軸ターゲットであって、複数の出力軸ターゲット部材を含み、各前記複数の出力軸ターゲット部材は、前記出力軸の長手方向軸に平行な面を示す、出力軸ターゲットと、
ギアターゲットであって、前記ギアターゲットの角速度は前記入力軸の角速度に対して所定の比率を示し、前記ギアターゲットは複数のギアターゲット部材を含み、各前記複数のギアターゲット部材は、前記入力軸から離れる方向に延び、前記入力軸の前記長手方向軸に平行な平面に直角な面を示す、ギアターゲットと、
入力軸ターゲットセンサであって、各前記複数の入力軸ターゲット部材の前記面と前記入力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答して、前記入力軸ターゲットの角回転を検知するように構成された入力軸ターゲットセンサと、
出力軸ターゲットセンサであって、各前記複数の出力軸ターゲット部材の前記面と前記出力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答して、前記出力軸ターゲットの角回転を検知するように構成された出力軸ターゲットセンサと、
ギアターゲットセンサであって、各前記複数のギアターゲット部材の前記面と前記ギアターゲットセンサとの間の相対移動に応答して、前記ギアターゲットの角回転を検知するように構成されたギアターゲットセンサと、
制御回路であって、
前記入力軸ターゲットの前記検知した角回転及び前記ギアターゲットの前記検知した角回転に応答して、前記入力軸の角度位置を決定し、
前記入力軸ターゲットの前記検知した角回転及び前記出力軸ターゲットの前記検知した角回転に応答して、前記入力軸に作用するトルク量を決定し、
前記入力軸の前記決定した角度位置及び前記決定したトルク量を出力するように構成された、制御回路と
を含む、角回転センサシステム。
【請求項７】
プリント基板（ＰＣＢ）、前記入力軸ターゲットセンサ、前記出力軸ターゲットセンサ、及び前記ＰＣＢに配置された前記ギアターゲットセンサを更に含み、
前記ＰＣＢは、前記入力軸の前記長手方向軸に平行な平面を画定する、請求項６に記載の角回転センサシステム。
【請求項８】
前記入力軸の第２の部分を囲み、第１の歯数を示す第１の歯車と、
第２の歯車であって、第２の歯数を示し、前記第２の歯車の歯は前記第１の歯車の歯と噛み合い、前記ギアターゲットは、前記第２の歯車に結合され、前記第２の歯車の回転に応答して回転するように構成された、第２の歯車と
を更に含み、
前記入力軸の前記角度位置を決定するための前記構成は、前記第２の歯数に対する前記第１の歯数の比率に更に応答する、請求項６又は７に記載の角回転センサシステム。
【請求項９】
前記第２の歯車は、前記第１の歯車に垂直である、請求項８に記載の角回転センサシステム。
【請求項１０】
各前記複数のギアターゲット部材は円形の基部から延び、前記平行な平面は、前記円形の基部によって画定される、請求項６又は７に記載の角回転センサシステム。
【請求項１１】
角回転を検知する方法であって、
入力軸の第１の部分を囲む入力軸ターゲットを用意するステップと、
出力軸の一部分を囲む出力軸ターゲットを用意するステップと、
ギアターゲットであって、前記ギアターゲットの角速度は、前記入力軸の角速度に対して所定の比率を示すギアターゲットを用意するステップと、
前記入力軸ターゲットの角回転を検知するステップと、
前記出力軸ターゲットの角回転を検知するステップと、
前記ギアターゲットの角回転を検知するステップと、
前記入力軸ターゲットの前記検知した角回転及び前記ギアターゲットの前記検知した角回転に応答して、前記入力軸の角度位置を決定するステップと、
前記入力軸ターゲットの前記検知した角回転及び前記出力軸ターゲットの前記検知した角回転に応答して、前記入力軸に作用するトルク量を決定するステップと、
前記入力軸の前記決定した角度位置及び前記決定したトルク量を出力するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記用意した入力軸ターゲットは、複数の入力軸ターゲット部材を含み、各前記複数の入力軸ターゲット部材は、前記入力軸の長手方向軸に平行な面を示す、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記入力軸ターゲットの角回転の前記検知は、各前記複数の入力軸ターゲット部材の前記面と入力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記用意した出力軸ターゲットは、複数の出力軸ターゲット部材を含み、各前記複数の出力軸ターゲット部材は、前記出力軸の長手方向軸に平行な面を示す、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記出力軸ターゲットの角回転の前記検知は、各前記複数の出力軸ターゲット部材の前記面と出力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ギアターゲットは、複数のギアターゲット部材を含み、各前記複数のギアターゲット部材は、前記入力軸から離れる方向に延び、前記入力軸の前記長手方向軸に平行な平面に直角な面を示す、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ギアターゲットの角回転の前記検知は、各前記複数のギアターゲット部材の前記面とギアターゲットセンサとの間の相対移動に応答する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記用意した入力軸ターゲットは、複数の入力軸ターゲット部材を含み、各前記複数の入力軸ターゲット部材は、前記入力軸の長手方向軸に平行な面を示し、
前記入力軸ターゲットの角回転の前記検知は、各前記複数の入力軸ターゲット部材の前記面と入力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記出力軸ターゲットは、複数の出力軸ターゲット部材を含み、各前記複数の出力軸ターゲット部材は、前記出力軸の長手方向軸に平行な面を示し、
前記出力軸ターゲットの角回転の前記検知は、各前記複数の出力軸ターゲット部材の前記面と出力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ギアターゲットは、複数のギアターゲット部材を含み、各前記複数のギアターゲット部材は、前記入力軸から離れる方向に延び、前記入力軸の前記長手方向軸に平行な平面に直角な面を示し、
前記ギアターゲットの角回転の前記検知は、各前記複数のギアターゲット部材の前記面とギアターゲットセンサとの間の相対移動に応答する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には、電動式ステアリングホイールシステムの分野に関し、特に、角回転位置及びトルクを検知するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式ステアリングホイールシステムは、より厳しい燃費基準を満たすために開発された。これは、支援が必要とされているかどうかにかかわらず常に動作しているベルト駆動式油圧ポンプをブラシレスＤＣモータ（ＢＬＤＣ）に置き換えることで達成される。電気モータは、ステアリング支援が必要とされる場合にのみ駆動され、それにより、エネルギを節減する。別の主な利点は、ベルト駆動式のエンジン補機と、エンジンに取り付けられた油圧ポンプとシャーシに取り付けられたステアリング装置との間のいくつかの高圧油圧ホースとがなくなることである。これは、製造及び保守をきわめて簡単にする。電子安定化制御を組み込むことで、電気式パワーステアリングシステムは、修正操作において運転者を補助するために、トルク支援レベルを瞬時に変えることができる。その結果、低コストで信頼性が高いステアリングホイール検知システムに対する需要が急激に増えている。
【０００３】
図１は、先行技術で公知の電動式ステアリングホイールシステム１０の高レベルのブロック図を示しており、電動式ステアリングホイールシステム１０は、ステアリングホイール２０と、ステアリング角度位置センサ３０と、トルクセンサ４０と、車速センサ５０と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０と、一実施形態ではＢＬＤＣモータを含むモータ７０と、減速ギア８０と、ステアリングコラム９０とを含む。ステアリング角度位置センサ３０は、ステアリングホイール２０の回転を追跡観測するように構成され、ＥＣＵ６０は、ステアリング角度位置センサ３０の追跡観測に応答して、ステアリングホイール２０の角度位置を決定するように構成されている。ＥＣＵ６０は更に、トルクセンサ４０と協同して、ステアリングホイール２０に作用するトルクを決定するように構成されている。決定した角度位置及び作用トルクに応答して、ＥＣＵ６０は、モータ７０から減速ギア８０又はステアリングコラム９０に支援トルクを作用するように構成されている。作用される支援トルクは更に、車速センサ５０によって検出された車速に応答する。
【０００４】
示すように、システム１０は、主にステアリング角度位置センサ３０及びトルクセンサ４０を利用する。２０１０年６月１日に付与され、参照により内容全体が本明細書に援用される、Ｈｏｅｌｌｅｒらによる米国特許第７，７２６，２０８号明細書は、統合したステアリング及びトルクセンサを対象としている。残念なことに、Ｈｏｅｌｌｅｒの設計は、いくつかのセンサ回路を必要とし、このため、ステアリング角度センサ素子及びステアリングトルクセンサ素子用の別の集積回路を必要とし、これはコストを高くする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記に鑑み、本発明の主要な目的は、先行技術の方法及び装置の欠点を解決することである。入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間に結合されたトーションバーと、入力軸を囲み、複数の入力軸ターゲット部材を含み、各複数の入力軸ターゲット部材が入力軸の長手方向軸に平行な面を示す入力軸ターゲットと、出力軸を囲み、複数の出力軸ターゲット部材を含み、各複数の出力軸ターゲット部材が入力軸の長手方向軸に平行な面を示す出力軸ターゲットと、角速度が入力軸の角速度に対して所定の比率を示すギアターゲットであって、入力軸の長手方向軸とギアターゲットの角回転によって画定される平面とに直角な面を示す複数のギアターゲット部材を含むギアターゲットと、各複数の入力軸ターゲット部材の面との相対移動に応答して、入力軸ターゲットの角回転を検知するように構成された入力軸ターゲットセンサと、各複数の出力軸ターゲット部材の面との相対移動に応答して、出力軸ターゲットの角回転を検知するように構成された出力軸ターゲットセンサと、各複数のギアターゲット部材の面との相対移動に応答して、ギアターゲットの角回転を検知するように構成されたギアターゲットセンサと、入力軸ターゲットの検知した角回転及びギアターゲットの検知した角回転に応答して、入力軸の角度位置を決定し、入力軸ターゲットの検知した角回転及び出力軸ターゲットの検知した角回転に応答して、入力軸に作用するトルクを決定し、入力軸の決定した角度位置及びトルクを出力するように構成された制御回路とを含む角回転センサシステムによって、本開示において提供される。
【０００６】
一実施形態では、角回転センサシステムは、プリント基板（ＰＣＢ）を更に含み、入力軸ターゲットセンサ、出力軸ターゲットセンサ、及びギアターゲットセンサはＰＣＢに配置され、ＰＣＢは、入力軸の長手方向軸に平行な平面を画定する。別の実施形態では、角回転センサシステムは、入力軸の第２の部分を囲み、第１の歯数を示す第１の歯車と、第２の歯数を示す第２の歯車とを更に含み、第２の歯車の歯は、第１の歯車の歯と噛み合い、ギアターゲットは第２の歯車に連結され、第２の歯車の回転に応答して回転するように構成され、入力軸の角度位置を決定するための構成は、更に、第２の歯数に対する第１の歯数の比率に応答する。
【０００７】
一実施形態では、第２の歯車は、第１の歯車に垂直である。別の実施形態では、各複数のギアターゲット部材は円形の基部から延び、平行な平面が円形の基部によって画定される。
【０００８】
独立した形態として、実施形態は、角回転センサシステムを規定し、角回転センサシステムは、入力軸の第１の部分を囲み、複数の入力軸ターゲット部材を含み、各複数の入力軸ターゲット部材が入力軸の長手方向軸に平行な面を示す入力軸ターゲットと、出力軸の一部分を囲み、複数の出力軸ターゲット部材を含み、各複数の出力軸ターゲット部材が出力軸の長手方向軸に平行な面を示す出力軸ターゲットと、角速度が入力軸の角速度に対して所定の比率を示すギアターゲットであって、複数のギアターゲット部材を含み、各複数のギアターゲット部材は、入力軸から離れる方向に延び、入力軸の長手方向軸に平行な平面に直角な面を示す、ギアターゲットと、各複数の入力軸ターゲット部材の面との相対移動に応答して、入力軸ターゲットの角回転を検知するように構成された入力軸ターゲットセンサと、各複数の出力軸ターゲット部材の面との相対移動に応答して、出力軸ターゲットの角回転を検知するように構成された出力軸ターゲットセンサと、各複数のギアターゲット部材の面との相対移動に応答して、ギアターゲットの角回転を検知するように構成されたギアターゲットセンサと、入力軸ターゲットの検知した角回転及びギアターゲットの検知した角回転に応答して、入力軸の角度位置を決定し、入力軸ターゲットの検知した角回転及び出力軸ターゲットの検知した角回転に応答して、入力軸に作用するトルク量を決定し、入力軸の決定した角度位置及び決定したトルク量を出力するように構成された制御回路とを含む。
【０００９】
一実施形態では、角回転センサシステムは、プリント基板（ＰＣＢ）を更に含み、入力軸ターゲットセンサ、出力軸ターゲットセンサ、及びギアターゲットセンサはＰＣＢに配置され、ＰＣＢは、入力軸の長手方向軸に平行な平面を画定する。別の実施形態では、角回転センサシステムは、入力軸の第２の部分を囲み、第１の歯数を示す第１の歯車と、第２の歯数を示す第２の歯車とを更に含み、第２の歯車の歯は、第１の歯車の歯と噛み合い、ギアターゲットは第２の歯車に連結され、第２の歯車の回転に応答して回転するように構成され、入力軸の角度位置を決定するための構成は、更に、第２の歯数に対する第１の歯数の比率に応答する。
【００１０】
一実施形態では、第２の歯車は、第１の歯車に垂直である。別の実施形態では、各複数のギアターゲット部材は円形の基部から延び、平行な平面が円形の基部によって画定される。
【００１１】
独立した形態として、実施形態は、角回転を検知する方法を規定し、方法は、入力軸の第１の部分を囲む入力軸ターゲットを用意するステップと、出力軸の一部分を囲む出力軸ターゲットを用意するステップと、ギアターゲットであって、ギアターゲットの角速度は、入力軸の角速度に対して特定の比率を示すギアターゲットを用意するステップと、入力軸ターゲットの角回転を検知するステップと、出力軸ターゲットの角回転を検知するステップと、ギアターゲットの角回転を検知するステップと、入力軸ターゲットの検知した角回転と、ギアターゲットの検知した角回転とに応答して、入力軸の角度位置を決定するステップと、入力軸ターゲットの検知した角回転と出力軸ターゲットの検知した角回転とに応答して、入力軸に作用するトルク量を決定するステップと、入力軸の決定した角度位置及び決定したトルク量を出力するステップとを含む。
【００１２】
一実施形態では、用意される入力軸ターゲットは、複数の入力軸ターゲット部材を含み、各複数の入力軸ターゲット部材は、入力軸の長手方向軸に平行な面を示す。別の実施形態では、入力軸ターゲットの角回転の検知は、各複数の入力軸ターゲット部材の面と入力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答する。
【００１３】
一実施形態では、出力軸ターゲットは、複数の出力軸ターゲット部材を含み、各複数の出力軸ターゲット部材は、出力軸の長手方向軸に平行な面を示す。別の実施形態では、出力軸ターゲットの角回転の検知は、各複数の出力軸ターゲット部材の面と出力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答する。
【００１４】
一実施形態では、ギアターゲットは、複数のギアターゲット部材を含み、各複数のギアターゲット部材は、入力軸から離れる方向に延び、入力軸の長手方向軸に平行な平面に直角な面を示す。別の実施形態では、ギアターゲットの角回転の検知は、各複数のギアターゲット部材の面とギアターゲットセンサとの間の相対移動に応答する。
【００１５】
一実施形態では、用意した入力軸ターゲットは、複数の入力軸ターゲット部材を含み、各複数の入力軸ターゲット部材は、入力軸の長手方向軸に平行な面を示し、入力軸ターゲットの角回転の検知は、各複数の入力軸ターゲット部材の面と入力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答する。別の実施形態では、出力軸ターゲットは、複数の出力軸ターゲット部材を含み、各複数の出力軸ターゲット部材は、出力軸の長手方向軸に平行な面を示し、出力軸ターゲットの角回転の検知は、各複数の出力軸ターゲット部材の面と出力軸ターゲットセンサとの間の相対移動に応答する。１つのさらなる実施形態では、ギアターゲットは、複数のギアターゲット部材を含み、各複数のギアターゲット部材は、入力軸から離れる方向に延び、入力軸の長手方向軸に平行な平面に直角な面を示し、ギアターゲットの角回転の検知は、各複数のギアターゲット部材の面とギアターゲットセンサとの間の相対移動に応答する。
【００１６】
本発明のさらなる特徴及び利点が、以下の図面及び説明から明らかになるであろう。
【００１７】
本発明のより深い理解のために、及び本発明がどのようにして実施され得るかを示すために、単なる例として、添付図面についての言及が以下になされ、添付図面において、同じ数字は、全体を通して、対応する要素又は部分を表す。
【００１８】
ここで、細部にわたる図面に特に関連して、示した細部は、例として、単に本発明の好ましい実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理及び概念面の最も有用な、かつ容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示されたことを強調しておく。この点について、本発明の基本的な理解に必要である以上に詳細に、本発明の構造の細部を示そうとするものではなく、図面を用いて行われる説明は、本発明のいくつかの形態が、実際上どのようにして具現化され得るかを当業者に明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術で公知の電動式ステアリングホイールシステムの高いレベルのブロック図を示している。
【図２Ａ】特定の実施形態による角回転検知システムの図を示している。
【図２Ｂ】特定の実施形態による角回転検知システムの図を示している。
【図２Ｃ】特定の実施形態による角回転検知システムの図を示している。
【図２Ｄ】特定の実施形態による角回転検知システムの図を示している。
【図２Ｅ】特定の実施形態による角回転検知システムの図を示している。
【図２Ｆ】特定の実施形態による、角回転検知システムの制御回路の動作方法の高いレベルの流れ図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、当然のことながら、本発明は、その適用において、以下の説明に記載される、又は図面に示される構造の細部と要素の構成に限定されるものではない。本発明は、他の実施形態に適用可能であるし、又は様々な方法で実施若しくは実行される。また、当然のことながら、本明細書で採用される表現及び用語は、説明を目的としており、限定するものとみなすべきではない。
【００２１】
図２Ａは、特定の実施形態による角回転検知システム１００の高いレベルの概略図の様々な図を示している。図２Ｂは、ＰＣＢ２２０を部分的に透明にして角回転検知システム１００を示しており、図２Ｃは、円形の基部２２５の高いレベルの平面図を示し、複数の細長部材２４０をＰＣＢ２２０に対して異なる位置で示しており、図２Ｄは、ＰＣＢ２２０の高いレベルのブロック図を示しており、図２Ｅは、入力軸１２０、出力軸１４０、及びトーションバー２５０の高いレベルの側面図を示しており、図２Ｆは、入力軸ターゲットセンサ１８０、出力軸ターゲットセンサ１９０、ギアターゲットセンサ２００、及び制御回路２１０の動作方法の高いレベルの流れ図を示しており、図２Ａ〜２Ｆはまとめて説明される。
【００２２】
角回転検知システム１００は、入力軸１２０の部分１１５を囲む入力軸ターゲット１１０と、出力軸１４０の部分１３５を囲む出力軸ターゲット１３０と、入力軸１２０の部分１５５を囲み、入力軸ターゲット１１０の端部と接続する歯車１５０と、歯車１５０と噛み合うように構成された歯車１６０と、ギアターゲット１７０と、ばね１７５と、入力軸ターゲットセンサ１８０と、出力軸ターゲットセンサ１９０と、ギアターゲットセンサ２００と、制御回路２１０と、入力軸ターゲットセンサ１８０、出力軸ターゲットセンサ１９０、ギアターゲットセンサ２００、及び制御回路２１０を載せたプリント基板（ＰＣＢ）２２０とを含む。有利にも、先行技術の複数のＰＣＢの代わりに、単一のＰＣＢ２２０しか必要とされない。
【００２３】
各入力軸ターゲット１１０、出力軸ターゲット１３０、及びギアターゲット１７０は、中心に穴２３０を示す円形の基部２２５と、穴２３０から最大半径距離にある位置で、円形の基部２２５の縁部から垂直に延びる複数の細長部材２４０とを含む。一実施形態では、細長部材２４０は、それぞれ導電性材料で構成されている。一実施形態では、各入力軸ターゲット１１０、出力軸ターゲット１３０、及びギアターゲット１７０の細長部材２４０は、すべて互いと同様である。別の実施形態では、ギアターゲット１７０の細長部材２４０は、入力軸ターゲット１１０及び出力軸ターゲット１３０の細長部材２４０とは異なる。
【００２４】
各細長部材２４０は、細長部材２４０の長さに沿って延び、すなわち、円形の基部２２５から延び、円形の基部２２５から離れる方向を向いた外面２４５を示す。入力軸１２０は、入力軸１２０、トーションバー２５０、及び出力軸１４０が、トーションバー２５０の作用により、連結中心長手方向軸のまわりに、一時的に角変位するのを可能にする細長バーを形成するように、トーションバー２５０を介して出力軸１４０に結合されている。一実施形態では、入力軸１２０の部分１１５は、入力軸ターゲット１１０が、歯車１５０とトーションバー２５０との間に配置されるように、入力軸１２０の部分１５５とトーションバー２５０との間にある。一実施形態では、歯車１５０は、それぞれの円形の基部２２５の、それぞれの細長部材２４０とは反対側の面で、入力軸ターゲット１１０と同軸に配置されている。
【００２５】
入力軸１２０は、入力軸ターゲット１１０の穴２３０を貫通し、出力軸１４０は、出力軸ターゲット１３０の穴２３０を貫通している。一実施形態では、入力軸ターゲット１１０の細長部材２４０及び出力軸ターゲット１３０の細長部材２４０はそれぞれ、共通長手方向軸２６０に沿って、トーションバー２５０から離れる方向に延びている。入力軸ターゲット１１０の各細長部材２４０の外面２４５及び出力軸ターゲット１３０の各細長部材２４０の外面２４５は、入力軸１２０及び出力軸１４０の共通長手方向軸２６０、すなわち、入力軸１２０、トーションバー２５０、及び出力軸１４０によって形成されたバーの共通長手方向軸にほぼ平行である。
【００２６】
歯車１５０は、第１の歯数の歯２７０を示し、歯車１６０は、第２の歯数の歯２７０を示しており、歯車１５０の歯２７０の歯数に対する歯車１６０の歯２７０の歯数の比率は所定の値である。歯車１６０は、歯車１５０に垂直に配置され、歯車１６０の歯２７０は、歯車１５０の回転により、歯車１６０が回転するように歯車１５０の歯２７０と噛み合い、歯車１５０の角速度に対する歯車１６０の角速度の比率は歯数比の値と同じである。ギアターゲット１７０は、その細長部材２４０が、それぞれ入力軸１２０から離れる方向に延び、その各細長部材２４０の外面２４５が、長手方向軸２６０に平行な平面２８０に直角であるように、平行な配置で歯車１６０に結合されている。ばね１７５は、歯車１６０からギアターゲット１７０の穴２３０を通ってハウジング（図示せず）まで延びる。ばね１７５は、歯車１５０、１６０の噛み合いにおける任意のバックラッシュ／スロップを最小限にする弱い力を歯車１６０に作用させる。
【００２７】
一実施形態では、各入力軸ターゲットセンサ１８０、出力軸ターゲットセンサ１９０、及びギアターゲットセンサ２００は平面状のコイルを含む。各入力軸ターゲットセンサ１８０、出力軸ターゲットセンサ１９０、及びギアターゲットセンサ２００は制御回路２１０に接続され、制御回路２１０は、上記の支援トルクを供給するために、モータ又は他のＥＣＵ（図示せず）に接続される。一実施形態では、ＰＣＢ２２０は、長手方向軸２６０に平行な略平面形状を示す。入力軸１２０は、ステアリングホイール（図示せず）に機械連結され、出力軸１４０は、ステアリングコラム（図示せず）に機械連結される。
【００２８】
動作時、段階１０００で、ステアリングホイールの回転により、入力軸１２０が回転すると、入力軸ターゲットセンサ１８０は、入力軸ターゲットセンサ１８０と入力軸ターゲット１１０との間の相対移動に応答して、入力軸ターゲット１１０の角回転を検知するように構成されている。特に、入力軸センサ１８０は、入力軸ターゲット１１０の細長部材２４０の外面２４５が入力軸センサ１８０に向けられたときに、入力軸ターゲット１１０の隣接した細長部材２４０間の隙間２４７が入力軸センサ１８０に向けられたときと異なる量の電圧を出力する。図２Ｃに示すように、第１の位置２９０では、入力軸ターゲット１１０の細長部材２４０は、ＰＣＢ２２０のすぐ正面にあり、入力軸ターゲットセンサ１８０は、入力軸ターゲット１１０との関係において、入力軸ターゲット１１０の細長部材２４０の位置であることを示す量の電圧を出力するように構成されている。第２の位置３００では、入力軸ターゲット１１０の細長部材２４０は、ＰＣＢ２２０に対して角度αをなし、入力軸ターゲットセンサ１８０は、角度αに応答した量の電圧を出力するように構成されている。したがって、制御回路２１０は、位置２９０から角度αをなす位置３００への変化を検出し、角度αを示し、応答する入力軸１２０の角度位置の変化を決定するように構成されている。当業者には、そのような構成は、単一の隙間２４７にわたる回転を識別することができ、複数の隙間２４７にわたる回転を識別できない、すなわち、識別能は、３６０°／入力軸ターゲット１１０の細長部材２４０の個数に等しいことが分かるであろう。
【００２９】
入力軸１２０の回転により歯車１６０が回転し、回転速度は、上記のように、歯車１５０との歯数比によって決まる。段階１０１０で、ギアターゲットセンサ２００は、入力軸ターゲットセンサ１８０に関連して上記に説明したのと同様に、ギアターゲットセンサ２００とギアターゲット１７０との間の相対移動に応答して、ギアターゲット１７０の角回転を検知するように構成されている。特に、入力軸ターゲットセンサ１８０に関連して上記に説明したのと同様に、ギアターゲットセンサ２００は、ギアターゲット１７０の細長部材２４０の外面２４５がギアターゲットセンサ２００に向けられたときに、ギアターゲット１７０の隣接した細長部材２４０間の隙間２４７がギアターゲットセンサ２００に向けられたときと異なる電圧を出力する。制御回路２１０は、入力軸ターゲットセンサ１８０及びギアターゲットセンサ２００の両方から検出電圧を受け取るように構成されている。段階１０２０で。制御回路２１０は、入力軸ターゲット１１０及びギアターゲット１７０の検出した角回転に応答して、入力軸１２０の初期位置に対する入力軸１２０の角回転を決定するように構成されている。特に、制御回路２１０は、ステアリングホイール及び入力軸１２０がどのくらい回転したかを決定するように構成されている。典型的な車両では、ステアリングホイールは、各方向に最大で５４０°まで回転することができる。入力軸ターゲット１１０とギアターゲット１７０との間に回転速度差があるために、制御回路２１０は、入力軸ターゲット１１０の回転の測定及びギアターゲット１７０の回転の測定の両方を使用して、各方向での５４０°までの回転量及び５４０°を超える回転量を正確に決定することができる。特に、ギア比と、入力軸ターゲット１１０及びギアターゲット１７０の各細長部材２４０のそれぞれの個数とは、許容動作範囲にわたる各測定にただ１つの出力をもたらすように選択されている。
【００３０】
段階１０３０で、出力軸ターゲットセンサ１９０は、入力軸ターゲットセンサ１８０に関連して上記に説明したのと同様に、出力軸ターゲットセンサ１９０と出力軸ターゲット１３０との間の相対移動に応答して、出力軸ターゲット１３０の角回転を検知するように構成されている。特に、上記のように、出力軸ターゲットセンサ２００は、出力軸ターゲット１３０の細長部材２４０の外面２４５が出力軸ターゲットセンサに向けられたときに、出力軸ターゲット１３０の隙間２４７が出力軸ターゲットセンサに向けられたときと異なる量の電圧を出力する。角度方向の力がステアリングホイールに作用した場合に、入力軸１２０は、相応して即座に回転する。出力軸１４０、ひいては出力軸ターゲット１３０の回転は、トーションバー２５０のねじれ定数のために、入力軸１２０の回転に遅れる。段階１０４０で、制御回路２１０は、入力軸ターゲットセンサ１８０及び出力軸ターゲットセンサ１９０によって出力された電圧の量の差を決定し、決定した差とトーションバー２５０のねじれ定数とに応答して、入力軸１２０に作用するトルク量を決定するように構成されている。段階１０５０で、制御回路２１０は、段階１０２０の決定した角回転と段階１０４０の決定した作用トルク量とを出力するように構成されている。
【００３１】
有利にも、角回転及びトルクの両方の検出に対して、単一のＰＣＢ２２０が使用される。更に、入力軸ターゲット１１０及び出力軸ターゲット１３０の形状及び位置により、入力軸ターゲット１１０及び出力軸ターゲット１３０の細長部材２４０は、それぞれのセンサによって検出される場合に互いに干渉しない。
【００３２】
当然のことながら、明確にするために、別々の実施形態の中で説明された本発明の特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせることもできる。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の中で説明された本発明の様々な特徴は、別々にする、又は部分的に組み合わせることもできる。
【００３３】
別段の記載がある場合を除き、本明細書で使用されるすべての技術的、又は学術的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に解釈されるのと同じ意味を有する。本発明の実施又は検証において、本明細書で説明したものと同様又は同等の方法を使用することもできるが、適切な方法が本明細書で説明されている。
【００３４】
本明細書に記載したすべての出版物、特許出願、特許、及び他の参照物は、参照によりその全体を援用される。矛盾がある場合、特許明細書が、定義を含めて優先される。更に、材料、方法、及び例は単に例示であり、限定することを意図されていない。
【００３５】
本明細書において、「含む」及び「有する」という用語及びそれらの同根語は、「〜を含むが必ずしもそれらに限定されない」ことを意味する。
【００３６】
本発明が、詳細に示され、上記に説明されたものに限定されないことは、当業者には明らかであろう。正しくは、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって画定されるものであり、上記に説明した様々な特徴の組み合わせ、及び部分的組み合わせの両方と、更には前述の説明を読んだ当業者が考えつくであろう特徴の変形及び修正とを含む。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【国際調査報告】
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