(57)【要約】【課題】自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関し、検出する回転角度の誤差が少なく確実な角度検出が可能なものを提供することを目的とする。【解決手段】磁石１５Ａ、１５Ｂや磁石１６Ａ、１６Ｂを第一及び第二の検出体１２、１３の回転中心Ｃ１、Ｃ２から所定間隔離れて対面配置すると共に、第一及び第二の検出体１２、１３の回転中心Ｃ１、Ｃ２上に磁気検出素子７、８を対向配置することによって、磁石１５Ａ、１５Ｂや磁石１６Ａ、１６Ｂの間に発生する直線状の磁力線の範囲が拡がるため、磁気検出素子７、８の位置ズレが多少生じても、検出信号の誤差が小さく、検出される回転角度の誤差を少なくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングの回転操作に伴い回転する回転体に連動して回転する検出体と、前記検出体に固定された磁石と、前記検出体に対向して配置された磁気検出素子と、この磁気検出素子の検出信号から前記回転体の回転角度を検出する制御手段からなり、前記磁石を前記検出体の回転中心から所定間隔離れて２個対面配置すると共に、前記検出体の前記回転中心上に前記磁気検出素子を対向配置した回転角度検出装置。
【請求項２】
前記磁石は、極性を上下及び左右に相互に異ならせて配列させた請求項１記載の回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転角度検出装置を用いてステアリングの回転角度を検出し、この回転角度を用いて車両の各種制御を行うものが増えている。
【０００３】
このような従来の回転角度検出装置について、図５及び図６を用いて説明する。
【０００４】
図５は従来の回転角度検出装置の要部斜視図であり、同図において、１は側面外周に平歯車部１Ａが形成された合成樹脂製の回転体で、中央筒部内周には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する一対の係合部１Ｂが形成されている。
【０００５】
そして、２は側面外周に平歯車部２Ａが形成された合成樹脂製の第一の検出体、３は側面外周に平歯車部２Ａとは歯数の異なる平歯車部３Ａが形成された合成樹脂製の第二の検出体で、第一の検出体２の平歯車部２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第二の検出体３の平歯車部３Ａが第一の検出体２の平歯車部２Ａに噛合して、下方に配置されたケース（図示せず）の回転支持部（図示せず）に各々回転可能に支持されている。
【０００６】
また、この第一の検出体２の中央上面には磁石４が、第二の検出体３の中央には磁石５がインサート成形等により固定されている。
【０００７】
そして、６は第一及び第二の検出体２、３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体２中央に装着された磁石４と、第二の検出体３中央に装着された磁石５との対向面には、磁気検出素子７と８が各々装着されている。
【０００８】
なお、図６（ａ）の磁力線の状態を示す概略図に示すように、磁石４、５に生じるＮ極からＳ極に向う磁力線の向きは磁石４、５の中心Ｃでは上面視略直線状で、中心Ｃから離れるに従い外周の磁力線の影響により曲線状となり、磁気検出素子７、８は磁石４、５の磁力線が比較的直線状に発生している中心Ｃに対向して所定の隙間を空けて配置されている。
【０００９】
また、このように対向した磁石４と磁気検出素子７によって第一の検出手段が、同じく磁石５と磁気検出素子８によって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板６にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子７や８に接続された制御手段９が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。
【００１０】
以上の構成において、ステアリングホイールを回転すると、ステアリング軸に係止された回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体２が、第一の検出体２に連動して第二の検出体３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石４、５も回転する。
【００１１】
そして、回転に伴って方向が変化する磁石４、５の磁力を磁気検出素子７、８が、正弦波や余弦波の電圧波形からなる検出信号として各々検出するが、第一の検出体２と第二の検出体３は歯数が異なり回転速度も異なる為、磁気検出素子７と８のデータ波形は、周期が異なり位相のずれた検出信号となる。
【００１２】
また、この第一の検出体２と第二の検出体３からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段９が所定の演算を行って、回転体１即ち、ステアリングホイールの回転角度を検出し、これが自動車の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われるように構成されている。
【００１３】
なお、このような回転角度検出装置において、第一の検出体２と第二の検出体３が支持される回転支持部とのクリアランスによるガタや、磁気検出素子７、８の配線基板６との実装位置ズレ等によって、磁気検出素子７、８が磁石４、５に対してその中心Ｃから外方へ多少ずれる場合がある。
【００１４】
この時、図６（ｂ）に示すように、磁気検出素子７、８が磁石４、５の中心ＣからＮ極、Ｓ極方向と略直交する方向へずれた位置では、その向きが曲線状の磁力線を検出するため、直線状の磁力線を検出する場合に比べ検出信号に誤差が生じて、検出される回転角度に誤差が生じる可能性があった。
【００１５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−１７２６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置においては、磁気検出素子７、８が磁石４、５に対してその中心Ｃから外方へ多少ずれた場合、磁気検出素子７、８は磁石４、５の中心Ｃから多少離れた位置での、曲線状の磁力線を検出するため、直線状の磁力線を検出する場合に比べ検出信号に誤差が生じて、検出される回転角度に誤差が生じる可能性があるという課題があった。
【００１８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、検出体と磁気検出素子との位置ズレが多少生じても、検出する回転角度の誤差が少なく確実な角度検出が可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００２０】
本発明の請求項１に記載の発明は、磁石を検出体の回転中心から所定間隔離れて２個対面配置すると共に、検出体の回転中心上に磁気検出素子を対向配置したものであり、検出体の対面配置した２個の磁石の間に発生する直線状の磁力線の範囲が、１個の磁石に発生する直線状の磁力線の発生範囲より拡がるため、検出体に対する磁気検出素子の位置ズレが多少生じても、検出信号の誤差が小さく、検出される回転角度の誤差が少ないものを得ることができるという作用を有する。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、磁石を極性が上下及び左右に相互に異ならせて配列させたものであり、１個の磁石内で異なる極性が上下及び左右に相互に異ならせて配列させていることにより、磁石から外方へ放出される磁力線が少なくなり、２個の磁石間の直線状の磁力線に対する外方向きの磁力線の影響が少なくなって、さらに直線状の磁力線の範囲が拡がり、より回転角度の検出誤差が少ないものにできるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によれば、検出体と磁気検出素子との位置ズレが多少生じても、検出する回転角度の誤差が少なく確実な角度検出が可能な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】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の要部斜視図
【図２】同断面図
【図３】同磁石の磁力線の状態を示す概略図
【図４】同他実施の形態による磁石の磁力線の状態を示す概略図
【図５】従来の回転角度検出装置の要部斜視図
【図６】同磁石の磁力線の状態を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。
【００２５】
なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００２６】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の要部斜視図、図２は同断面図であり、同図において、１は側面外周に平歯車部１Ａが形成された合成樹脂製の回転体で、中央筒部内周には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する一対の係合部１Ｂが形成されている。
【００２７】
そして、１２は側面外周に平歯車部１２Ａが形成されたポリオキシメチレン等の合成樹脂製の第一の検出体、１３は側面外周に平歯車部１２Ａとは歯数の異なる平歯車部１３Ａが形成されたポリオキシメチレン等の合成樹脂製の第二の検出体で、第一の検出体１２の平歯車部１２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第二の検出体１３の平歯車部１３Ａが第一の検出体１２の平歯車部１２Ａに噛合して、下方に配置されたケース１０の略円筒状の回転支持部１０Ａに各々回転可能に支持されている。
【００２８】
また、この第一の検出体１２の上面にはその中心Ｃ１から所定間隔離れて略矩形の磁石１５Ａと１５Ｂが互いに異なる極性の側面を平行に対面させて配置され、第二の検出体１３の上面にはその中心Ｃ２から所定間隔離れて略矩形の磁石１６Ａと１６Ｂが互いに異なる極性の側面を平行に対面させて配置されて、インサート成形等により各々固定されている。
【００２９】
そして、６は第一及び第二の検出体１２、１３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体１２上面に装着された磁石１５Ａ、１５Ｂ間の中心Ｃ１上と、第二の検出体１３上面に装着された磁石１６Ａ、１６Ｂ間の中心Ｃ２上の対向面には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子等の磁気検出素子７と８が各々装着されている。
【００３０】
なお、磁石１５Ａ、１６Ａと磁石１５Ｂ、１６Ｂの中心Ｃ１、Ｃ２からの各間隔は例えば１．５ｍｍで、磁石１５Ａ、１５Ｂと磁石１６Ａ、１６Ｂが装着された第一及び第二の検出体１２、１３上面と磁気検出素子７、８との間隔は例えば１ｍｍに設定されている。
【００３１】
また、図３（ａ）の磁力線の状態を示す概略図に示すように、磁石１５Ａ、１５Ｂ間及び磁石１６Ａ、１６Ｂ間に発生する磁力線（矢印線で示す）は、磁石１５Ａ、１６ＡのＮ極と磁石１５Ｂ、１６ＢのＳ極が離れて対面配置されているため、単独の磁石に生じるＮ極からＳ極に向う磁力線に比べ、磁石１５Ａ、１５Ｂの側面間や磁石１６Ａ、１６Ｂの側面間の磁力線はその他の面から外方へ向う磁力線の影響を受け難く、対面する磁石側面の広い範囲で直線状に発生する。
【００３２】
さらに、このように対面配置した磁石１５Ａ、１５Ｂと磁気検出素子７によって第一の検出手段が、同じく磁石１６Ａ、１６Ｂと磁気検出素子８によって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板６にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子７や８に接続された制御手段９が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。
【００３３】
以上の構成において、ステアリングホイールを回転すると、ステアリング軸に係止された回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体１２が、第一の検出体１２に連動して第二の検出体１３が各々回転するため、これらの上面に装着された磁石１５Ａ、１５Ｂ及び磁石１６Ａ、１６Ｂも中心Ｃ１、Ｃ２を中心として各々回転する。
【００３４】
そして、回転に伴って方向が変化する磁石１５Ａ、１５Ｂ間と磁石１６Ａ、１６Ｂ間の磁力線を磁気検出素子７、８が、正弦波や余弦波の電圧波形からなる検出信号として検出するが、第一の検出体１２と第二の検出体１３は歯数が異なり回転速度も異なる為、磁気検出素子７と８のデータ波形は、周期が異なり位相のずれた検出信号となる。
【００３５】
また、この第一の検出体１２と第二の検出体１３からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段９が所定の演算を行って、回転体１即ち、ステアリングホイールの回転角度を検出し、これが自動車の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われるように構成されている。
【００３６】
なお、このような回転角度検出装置において、第一の検出体１２と第二の検出体１３が支持される回転支持部１０Ａとのクリアランスによる回転ガタや、磁気検出素子７、８の配線基板６との実装位置ズレ等によって、磁気検出素子７、８が第一及び第二の検出体１２、１３に対してそれらの各中心Ｃ１、Ｃ２上から外方へ多少ずれる場合がある。
【００３７】
この時、図３（ｂ）に示すように、例えば磁気検出素子７、８が磁石１５Ａ、１５Ｂ間や磁石１６Ａ、１６Ｂ間の各中心Ｃ１やＣ２から、これらの対面方向に対し略直交方向へ離れた位置に多少ずれたとしても、磁気検出素子７、８は直線状の磁力線の磁力を検出するため、検出信号の誤差が小さいものとなる。
【００３８】
つまり、背景技術で説明したような、単独の磁石上に磁気検出素子が配置されて、磁石の磁力線を検出する場合に比べ、磁力線は対面する磁石１５Ａと１５Ｂや磁石１６Ａと１６Ｂの側面のより広い範囲で直線状に生じ、この範囲内で磁気検出素子７、８の位置が多少ずれても、磁気検出素子７、８は第一及び第二の検出体１２、１３の回転角度に応じた磁力を確実に検出するため、検出信号の誤差は小さく、検出される回転角度の誤差が少ないものとなる。
【００３９】
このように本実施の形態によれば、磁石１５Ａ、１５Ｂや１６Ａ、１６Ｂを第一及び第二の検出体１２、１３の回転中心Ｃ１、Ｃ２から所定間隔離れて対面配置すると共に、第一及び第二の検出体１２、１３の回転中心Ｃ１、Ｃ２上に磁気検出素子７、８を対向配置することによって、第一及び第二の検出体１２、１３の対面配置した２個の磁石１５Ａ、１５Ｂや磁石１６Ａ、１６Ｂの間に発生する直線状の磁力線の範囲が、１個の磁石に発生する直線状の磁力線の発生範囲より拡がるため、第一及び第二の検出体１２、１３に対する磁気検出素子７、８との位置ズレが多少生じても、検出信号の誤差が小さく、検出される回転角度の誤差が少ない回転角度検出装置を実現することができる。
【００４０】
また、図４の磁石の磁力線の状態を示す概略図に示すように、磁石のＮ極、Ｓ極の極性を上下及び左右に相互に異ならせて配列させた磁石１７Ａ、１７Ｂを異なる極性で対面させて、検出体に固定することによって、磁石１７Ａ、１７Ｂの各単体では磁力線は隣合う極間で吸込まれて、磁石１７Ａ、１７Ｂ間の磁力線に影響を及ぼすような外方へ向う磁力線が少なくなって、さらに磁石１７Ａ、１７Ｂ間の直線状の磁力線の範囲が拡がり、磁気検出素子の位置ズレが多少生じても、回転角度の検出誤差がより少ないものにすることができる。
【００４１】
なお、以上の説明では、回転角度検出装置内にステアリングの軸と係合して連動する回転体１を設けると共に、これに連動する第一及び第二の検出体１２、１３を設けたものとして説明したが、ステアリングの軸に回転体が固定され、回転角度検出装置には第一及び第二の検出体や第一及び第二の検出手段及び制御手段等を設けて、ステアリング軸に固定された回転体に第一の検出体を噛合させ、第一及び第二の検出体が連動するようにして、回転体の回転角度を検出するようにしたものでも、本発明の実施は可能である。
【００４２】
さらに、以上の説明では、第一及び第二の検出体１２、１３と第一及び第二の検出手段によって、回転体１の回転角度を検出するものとして説明したが、制御手段に記憶部を設けて、回転体に第一の検出体が連動し、第一の検出手段のみからの検出信号により回転角度を検出するものでも、本発明の適用は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明による回転角度検出装置は、検出体と磁気検出素子との位置ズレが多少生じても、検出する回転角度の誤差が少なく確実な角度検出が可能であり、自動車のステアリングの回転角度検出等に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  回転体
１Ａ、１２Ａ、１３Ａ  平歯車部
１Ｂ  係合部
６  配線基板
７、８  磁気検出素子
９  制御手段
１０  ケース
１０Ａ  回転支持部
１２  第一の検出体
１３  第二の検出体
１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ  磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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