(57)【要約】【課題】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し、広範囲の周囲温度において、高精度な回転角度の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ものである。【解決手段】制御部１７が回転体１の回転方向の変化と温度検出素子１５Ｂや１６Ｂにより検出された温度に応じて、予め記憶した所定の角度補正値を用いて、検出部１５、１６からの検出信号により演算した演算角度に補正を行い、回転体１の回転角度を検出することによって、広範囲の周囲温度で誤差が少なく高精度な回転角度を検出可能な回転角度検出装置を実現することができる。【選択図】図１
2013186033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングに連動して回転する回転体と、中央に磁石が装着され前記回転体に連動して回転する検出体と、前記磁石に対向して配置され前記磁石の磁気を検出する検出部と、前記検出部からの検出信号により前記回転体の回転角度を検出する制御部からなり、温度検出部を設けると共に、前記制御部が前記回転体の回転方向の変化と前記温度検出部により検出された温度に応じ、予め記憶した所定の角度補正値を用いて、前記検出部からの前記検出信号により演算した演算角度を補正し、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置。
【請求項２】
温度検出部を検出部内に一体に形成した請求項１に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、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な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４を用いて説明する。
【０００４】
図４は従来の回転角度検出装置の分解斜視図であり、同図において、１は側面外周に平歯車部１Ａが形成されたポリオキシメチレン（以降、ＰＯＭと記載する）等の合成樹脂製の回転体で、中央筒部１Ｂの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１Ｃ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ＰＯＭ等の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ＰＯＭ等の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に噛合している。
【０００６】
また、４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の中央に装着された磁石５Ａと、第二の検出体３の中央に装着された磁石６Ａとの対向面には、磁気検出素子等からなる検出部５Ｂと６Ｂが各々装着されている。
【０００７】
そして、このように対向した磁石５Ａと検出部５Ｂによって第一の検出手段が、同じく磁石６Ａと検出部６Ｂ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４にはマイコン等の電子部品によって、検出部５Ｂや６Ｂに接続された制御部７が形成されている。
【０００８】
さらに、８は略箱型でポリブチレンテレフタレート（以降、ＰＢＴと記載する）等の合成樹脂製のケースで、このケース８の略リング状に突出した保持部８Ａの内側に回転体１下面の中空筒部１Ｂが、軸部８Ｂに第一の検出体２の中央軸穴（図示せず）が、軸部８Ｃに第二の検出体３の中央軸穴（図示せず）が、各々回転可能に保持されると共に、このケース８上方をカバー（図示せず）が覆って回転角度検出装置１０が構成されている。
【０００９】
そして、このように構成された回転角度検出装置１０が、制御部７がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の制御部（図示せず）に接続されると共に、回転体１の係合部１Ｃにはステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。
【００１０】
以上の構成において、ステアリングを回転すると、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５Ａ、６Ａも回転して、この磁石５Ａ、６Ａの変化する磁力を検出部５Ｂ、６Ｂが検出信号として検出するが、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ため、検出部５Ｂと６Ｂ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。
【００１１】
そして、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平歯車部の歯数から、制御部７が所定の演算を行って、回転体１即ちステアリングの回転角度を検出し、これが車両の制御部へ出力されて、車両の様々な制御が行われるように構成されている。
【００１２】
なお、このような構成の回転角度検出装置１０は、ケース８の保持部８Ａの内側に挿通した回転体１の中空筒部１Ｂと保持部８Ａとの間にある程度の隙間が設けられると共に、第一の検出体２下面の軸穴や第二の検出体３下面の軸穴とケース８の軸部８Ｂや８Ｃとの間にある程度の隙間が設けられて、回転体１や第一及び第二の検出体２、３がケース８に回転保持されている。
【００１３】
また、回転体１側面の平歯車部１Ａと第一の検出体２側面の平歯車部２Ａ、第一の検出体２側面の平歯車部２Ａと第二の検出体３側面の平歯車部３Ａは噛合する平歯車部同士において各々バックラッシュ、すなわち遊びを有して回転噛合している。
【００１４】
したがって、ステアリングに連動して回転する回転体１の回転が、例えば時計方向への回転から反時計方向への回転と回転方向が変化した時には、回転体１と保持部８Ａとの隙間や第一及び第二の検出体２、３と軸部８Ｂ、８Ｃとの隙間及び回転体１と第一の検出体２や第一の検出体２と第二の検出体３との各バックラッシュ等によって、回転体１と第一及び第二の検出体２、３との間に回転のずれが生じて、実際の回転体１の回転角度に対し、第一の検出体２及び第二の検出体３からの検出信号に基づき制御部７が演算した回転角度に誤差が発生し易いものであった。
【００１５】
さらに、回転体１や第一及び第二の検出体２、３の合成樹脂の材質とこれらが回転保持されるケース８は異なる材質で形成されていることにより、周囲温度が例えば＋８５℃の高温から−４０℃の低温の範囲で使用された場合に、各材質の温度増減による形状寸法の膨張や収縮度合い、所謂、線膨張係数の違いによって、上述したような回転体１と第一及び第二の検出体２、３との回転との間の回転ずれの大きさが、高温下では小さく、低温下では大きくなる傾向にあるものであった。
【００１６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、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】
【００１７】
【特許文献１】特開２０１０−７１６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置１０においては、回転体１や第一及び第二の検出体２、３とケース８との回転保持部分の各隙間や、回転体１と第一及び第二の検出体２、３間の各平歯車部１Ａ、２Ａ、３Ａ同士の噛合に伴うバックラッシュによって、回転体１と第一及び第二の検出体２、３の間に回転ずれが生じ易いものであった。
【００１９】
また、このような回転ずれは使用される周囲温度の高低によって増減する傾向にあり、例えば回転ずれが高温下では小さく、低温下では大きくなって、第一の検出手段や第二の検出手段によって検出される回転角度にやや大きな誤差が生じる可能性があるという課題があった。
【００２０】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、広範囲の周囲温度において、高精度な回転角度の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】
【００２１】
上記目的を達成するために本発明は、回転角度検出装置内に温度検出部を設けると共に、制御部が回転体の回転方向の変化と温度検出部により検出された温度に応じ、予め記憶した所定の角度補正値を用いて、検出部からの検出信号により演算した角度を補正し、回転体の回転角度を検出するようにして回転角度検出装置を構成する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、制御部は検出した周囲温度と回転体の回転方向の変化に応じて、予め記憶した温度と角度誤差との相関による所定の角度補正値を、検出部からの検出信号により演算した角度に加減させて回転体の回転角度を検出することによって、実際の回転体の回転角度との誤差が小さくなり、広範囲の周囲温度において、高精度な回転角度の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ブロック図
【図２】同分解斜視図
【図３】同温度−角度補正値相関データを示す図
【図４】従来の回転角度検出装置の分解斜視図
【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３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ブロック図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１は側面外周に平歯車部１Ａが形成されたＰＯＭ等の合成樹脂製の回転体で、中央筒部１Ｂ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１Ｃが形成されている。
【００２７】
そして、２は側面外周に平歯車部２Ａが形成されたＰＯＭ等の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ＰＯＭ等の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に噛合している。
【００２８】
また、４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紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、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の中央に装着された磁石５Ａと、第二の検出体３の中央に装着された磁石６Ａとの対向面には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子等の磁気検出素子１５Ａ、１６Ａや温度検出部としての半導体温度センサ等の温度検出素子１５Ｂ、１６Ｂが各々一体に形成された検出部１５と１６が各々装着されている。
【００２９】
なお、検出部１５、１６は対向する磁石５Ａ、６Ａの回転に伴い変化する磁力を磁気検出素子１５Ａ、１６Ａが電圧として検出し検出信号を出力するが、この時、温度検出素子１５Ｂ、１６Ｂによって検出した温度に基づき、検出した電圧を補正する。
【００３０】
つまり、磁気検出素子１５Ａ、１６Ａが同一磁力により検出する電圧は高温ではやや小さく低温ではやや大きくなるように、周囲温度によって増減する傾向にある磁気検出素子１５Ａ、１６Ａの検出電圧を補正して高温から低温まで温度による影響が小さく検出誤差の少ない検出信号を出力するようになっている。
【００３１】
そして、このように対向した磁石５Ａと検出部１５によって第一の検出手段が、同じく磁石６Ａと検出部１６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４にはマイコンや不揮発性メモリー等の記憶部１７Ａなどの電子部品によって、検出部１５や１６に接続された制御部１７が形成されている。
【００３２】
さらに、８は略箱型でＰＢＴ等の合成樹脂製のケースで、このケース８の略リング状に突出した保持部８Ａの内側に回転体１下面の中空筒部１Ｂが、軸部８Ｂに第一の検出体２の中央軸穴（図示せず）が、軸部８Ｃに第二の検出体３の中央軸穴（図示せず）が、各々回転可能に保持されると共に、このケース８上方をカバー（図示せず）が覆って回転角度検出装置２０が構成されている。
【００３３】
なお、このような回転角度検出装置２０は、回転体１とケース８の保持部８Ａとの隙間や、第一及び第二の検出体２、３とケース８の軸部８Ｂ、８Ｃとの隙間、及び回転体１の平歯車部１Ａと第一の検出体２の平歯車部２Ａ、平歯車部２Ａと第二の検出体３の平歯車部３Ａの各バックラッシュなどによって、例えば回転体１を時計方向への回転から逆の反時計方向への回転に変化した時に、回転体１と回転体１に噛合した第一の検出体２や第二の検出体３との間の回転にずれが生じる場合がある。
【００３４】
したがって、後述するように第一の検出体２や第二の検出体３の回転に伴って第一の検出手段と第二の検出手段を介して制御部１７が演算した角度と、回転体１の実際の回転角度との間にも誤差が発生する。
【００３５】
また、回転体１と第一及び第二の検出体２、３との間の回転ずれは、回転体１や第一及び第二の検出体２、３の材質がＰＯＭで、ケース８の材質がＰＢＴの場合には、高温では小さく低温では大きくなるように温度によって増減する傾向にある。
【００３６】
そこで、まず制御部１７には図３の温度−角度補正値相関データに示すように、予め複数の回転角度検出装置２０を用いて、低温から高温間の複数の周囲温度において、回転方向の変化に伴う回転体１の実質的に測定した回転角度と回転角度検出装置２０により演算された回転角度との差を略直線状の相関データとした、標準の角度補正値Ａが記憶されている。
【００３７】
さらに、回転角度検出装置２０の製造工程の完成品検査において、部品の形状仕上りやばらつきによる個別の回転角度検出装置２０の角度補正値Ａとの偏差を是正するため、例えば温度２５℃での回転体１の実質的な回転角度と個別の回転角度検出装置２０が演算した回転角度との差が１．３度の場合は、制御部１７が予め記憶した標準の角度補正値Ａの１．１度に対し０．２度大きいことから、標準の角度補正値Ａ全体に０．２度加算して、この加算した個別の角度補正値Ｂを個別の回転角度検出装置２０の制御部１７に角度補正値として記憶させる。
【００３８】
そして、このように構成された回転角度検出装置２０が、制御部１７がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の制御部に接続されると共に、回転体１の係合部１Ｃにはステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。
【００３９】
以上の構成において、ステアリングを回転すると、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５Ａ、６Ａも回転して、この磁石５Ａ、６Ａの変化する磁力を磁気検出素子１５Ａ、１６Ａが検出信号として検出すると共に、温度検出素子１５Ｂ、１６Ｂが周囲温度を検出して、これらの信号が制御部１７へ出力される。
【００４０】
なお、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ため、磁気検出素子１５Ａ、１６Ａ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。
【００４１】
そして、この検出部１５、１６からの二つの異なる検出信号と各々の平歯車部の歯数から、制御部１７が演算して演算角度を検出するが、制御部１７は検出信号から回転方向の変化を検出し、この回転方向の変化と入力された温度に応じて、記憶部１７Ａに予め記憶された所定の角度補正値を演算角度に加減し、回転体１即ちステアリングの回転角度を検出し、これが車両の制御部へ出力されて、車両の様々な制御が行われる。
【００４２】
ここで、図３を参照しながら、回転角度の検出事例について説明すると、例えば回転体１が時計方向に３０度回転した状態で、さらに続けて回転体１を時計方向に２０度回転した場合には、制御部１７は同じ方向への回転と判断し、検出部１５、１６からの検出信号から演算した角度５０度に対し角度補正は行なわず、演算角度５０度を回転角度として検出する。
【００４３】
また、例えば同じく回転体１が時計方向に３０度回転した状態で、回転体１が反時計方向に２０度回転した場合には、制御部１７は回転方向が事前に記憶された時計方向から反時計方向に変化したと判断すると共に、検出部１５、１６からの各温度を平均化して例えば２５℃であることを検出する。
【００４４】
さらに、制御部１７は検出部１５、１６からの回転ずれ分が含まれた検出信号に基づき演算し演算角度を１１．３度と検出するが、記憶部１７Ａに記憶された図３に示す個別の角度補正値Ｂから温度２５℃での角度補正値１．３度を演算角度１１．３度から減算し回転角度を１０度として、回転体１の実際の回転角度１０度に対し誤差のない回転角度を検出する。
【００４５】
そして、この時、同様な回転状態で、例えば周囲温度が０℃であった場合には、制御部１７は回転ずれ分が含まれた検出信号から演算角度を１１．６度と検出するが、角度補正値Ｂから温度０℃での角度補正値１．６度を演算角度１１．６度から減算して回転角度を１０度として検出する。
【００４６】
つまり、制御部１７には検出部１５、１６からの検出信号が入力されると共に、記憶された事前の回転方向と今回入力された検出信号による回転方向を比較し、同じ回転方向である場合には、検出信号に基づき角度を演算して角度補正はすることなく、演算角度を回転角度として検出する一方、記憶された事前の回転方向と今回の回転方向が異なる場合には、検出部１５、１６の温度検出素子１５Ｂ、１６Ｂから温度データを検出すると共に、検出信号に基づき演算された演算角度に、回転方向の変化、すなわち時計方向から反時計方向への変化か、反時計方向から時計方向への変化に応じて、記憶された温度による所定の角度補正値を演算角度に加減することによって、広範囲の周囲温度で回転ずれによる誤差の少ない高精度な回転体１の回転角度を検出できるようになっている。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、制御部１７が回転体１の回転方向の変化と温度検出素子１５Ｂ、１６Ｂにより検出された温度に応じ、予め記憶した所定の角度補正値を用いて、検出部１５、１６からの検出信号により演算した演算角度に補正を行い、回転体１の回転角度を検出することによって、周囲温度による回転体１と第一及び第二の検出体２、３との間の回転ずれによる角度誤差に相当する角度補正値を演算角度に加減するため、回転体１の実際の回転角度に対し、広範囲の周囲温度で誤差が少なく高精度な回転角度を検出可能な回転角度検出装置を実現することができる。
【００４８】
また、磁気検出素子１５Ａや１６Ａと温度検出素子１５Ｂや１６Ｂを各々一体に形成した検出部１５や１６とすることによって、温度検出素子１５Ｂ、１６Ｂによって検出した温度に基づいて、磁気検出素子１５Ａ、１６Ａによる検出信号を補正できると共に、２つの温度検出素子１５Ｂ、１６Ｂの検出温度を平均化してこの温度を周囲温度とみなすことにより、１つの温度検出素子のみで温度検出する場合に比べ検出温度の偏りが少なくなり、より精度の高い回転角度の検出が可能なものにできる。
【００４９】
なお、以上の説明では、温度検出部としての温度検出素子１５Ｂ、１６Ｂを検出部１５、１６に磁気検出素子１５Ａ、１６Ａと各々一体に形成したものとして説明したが、多少検出精度は劣るが、制御部内に温度検出部を一体に形成したものや、温度検出部を別体に設けて制御部に接続したものとしても本発明の実施は可能である。
【００５０】
また、以上の説明では、回転体１に連動する第一の検出体２と、この第一の検出体２に連動する第二の検出体３に磁石５Ａ、６Ａを各々装着し、磁石５Ａ、６Ａに対向した検出部１５、１６からの検出信号に基づいて制御部１７が回転体１の回転角度を検出する構成について説明したが、回転体１に第一の検出体２と第二の検出体３を各々噛合させて連動させ、上記と同様に、第一及び第二の検出体２、３の回転から制御部が回転体１の回転角度を検出する構成としても良い。
【００５１】
さらに、回転体１に連動する第一の検出体２とこれに装着された磁石５Ａ及び検出部１５からなる第一の検出手段のみの構成として、制御部に回転角度を随時記憶させて、回転体１の回転角度を検出するものなど、様々な構成の回転角度検出装置においても本発明の実施は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の回転角度検出装置は、広範囲の周囲温度において、高精度な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を得ることができるという有利な効果を有し、主に自動車のステアリングの回転角度検出用として有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１  回転体
１Ａ、２Ａ、３Ａ  平歯車部
１Ｂ  中央筒部
１Ｃ  係合部
２  第一の検出体
３  第二の検出体
４  配線基板
５Ａ、６Ａ  磁石
８  ケース
８Ａ  保持部
８Ｂ、８Ｃ  軸部
１５、１６  検出部
１５Ａ、１６Ａ  磁気検出素子
１５Ｂ、１６Ｂ  温度検出素子
１７  制御部
１７Ａ  記憶部
２０  回転角度検出装置
【図１】
2013186033.tif 000003
【図２】
2013186033.tif 000004
【図３】
2013186033.tif 000005
【図４】
2013186033.tif 000006