回転角検出装置
【課題】 車両運転時以外には角度位置の追跡をしなくても、ステアリングの絶対回転角度を検出可能として、消費電力を低減する。
【解決手段】 ステアリングシャフト１に対して回転方向には一体で軸方向にはスライド可能のロータ１０にスクリュー１２を形成し、これをベースのナット部５に噛み合わせ、回転に応じて軸方向に移動可とする。ロータは厚さが徐々に増大する帯状の永久磁石を螺旋状に巻きつけた軸傾斜永久磁石２０と駆動歯車１４を備え、軸傾斜永久磁石の外周面にホール素子を対向させる。駆動歯車に噛み合う従動歯車３１には永久磁石３２を固定し、これに対向させてＡＭＲセンサ３３を配置する。ホール素子が対向する軸傾斜永久磁石は操舵の全角度範囲にわたって厚さが変化するので、その出力から現在の粗の絶対回転角度が得られる。これと高分解能のＡＭＲセンサの出力とに基いて、高精度の絶対回転角度を得る。
【解決手段】 ステアリングシャフト１に対して回転方向には一体で軸方向にはスライド可能のロータ１０にスクリュー１２を形成し、これをベースのナット部５に噛み合わせ、回転に応じて軸方向に移動可とする。ロータは厚さが徐々に増大する帯状の永久磁石を螺旋状に巻きつけた軸傾斜永久磁石２０と駆動歯車１４を備え、軸傾斜永久磁石の外周面にホール素子を対向させる。駆動歯車に噛み合う従動歯車３１には永久磁石３２を固定し、これに対向させてＡＭＲセンサ３３を配置する。ホール素子が対向する軸傾斜永久磁石は操舵の全角度範囲にわたって厚さが変化するので、その出力から現在の粗の絶対回転角度が得られる。これと高分解能のＡＭＲセンサの出力とに基いて、高精度の絶対回転角度を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリング操舵角検出などに用いる回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転角検出装置として、例えば車両におけるステアリングハンドルに連動してヘッドランプの照射方向を左右に可変に制御するなど自動制御のためのステアリング操舵角検出装置がある。このような操舵角の検出はステアリングハンドルが取り付けられたステアリングシャフトの回転を検出して行なわれるが、ステアリングシャフトが左右にそれぞれ数回転されるので、ステアリングシャフトの３６０°を超える回転角度を測定可能であることが要求される。
【０００３】
このようなステアリング操舵角検出装置として、特開２００２−２１３９４４号公報に開示されたものがある。
この装置では、図１０に示すように、ステアリングシャフト１に固定した駆動歯車５０に噛み合う２つの従動歯車３１、３１を設け、各従動歯車には永久磁石３２を取り付けて、永久磁石３２に対向させた磁気抵抗センサ５２、５２の出力を不図示の電子制御ユニットで演算処理し、従動歯車３１の回転を検出する。各磁気抵抗センサ５２は従動歯車３１の１／２回転（１周期）内での角度位置を一義的に検出するので、２つの磁気抵抗センサ５２、５２の位相をずらせておくことにより、従動歯車３１の１回転内での角度位置を検出することができる。
【０００４】
ここで、回転角度の検出分解能を高めるために、従動歯車３１の歯数は駆動歯車５０の歯数に比較して小さく設定してあるので、３６０°を越える駆動歯車５０よりさらに回転数が大きくなり、多数の周期を繰り返すことになる。そこで、車両を直進状態としたときの角度を基準位置とし、そのときの従動歯車３１の回転の周期数をｓ＝０として、時々刻々の角度位置を追跡することにより、周期数ｓの変化を把握して、従動歯車３１の絶対回転角度を求める。これにより、駆動歯車５０と従動歯車３１の歯数比からステアリングシャフト１の３６０°を越える回転角を検出することができる。
【特許文献１】特開２００２−２１３９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従動歯車３１の回転は上述のとおり多数の周期数にわたるので、車両を運転しないイグニションスイッチＯＦＦの間、電子制御ユニットが機能せず角度位置の追跡ができない場合は、ステアリングシャフト１を空転させたときにそれが従動歯車３１の同一周期（１／２回転）内であったのか２周期以上にわたる空転であったのかわからなくなる。したがって、絶対回転角度の位置が不明となってしまうという問題がある。
【０００６】
そのため、運転時以外も電子制御ユニットを常時動作させておき、角度位置の追跡を継続することが考えられるが、しかしバッテリの電力を消費することになる。
そこで、上記装置では、イグニションスイッチＯＦＦの間は電子制御ユニットを低消費電流モードとして間欠動作するようにしている。
しかしながら、低消費電流モードにしたとしても、バッテリの電源を消費することに変わりはないから、車両の運転休止が長時間にわたるときはいわゆるバッテリ上がりとなったり、電圧低下により再始動時の電子制御誤作動を招くという問題が発生する。
【０００７】
したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、運転時以外の角度位置の追跡を不要としながら、絶対回転角度を検出できるようにした回転角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】
【０００８】
このため、本発明は、測定対象回転体の全周にわたって配置され、径方向厚みが軸方向にそって変化する軸傾斜永久磁石を、磁石変位機構により測定対象回転体と一体に回転させるとともに、回転角度に応じて軸方向に変位させるようにし、軸傾斜永久磁石の外周面に対向して配置した電磁変換素子の出力に基いて、演算手段が絶対回転角度を算出するものとした。
【発明の効果】
【０００９】
演算手段は、電磁変換素子が対向する軸傾斜永久磁石の軸方向位置に応じた電磁変換素子出力に基いて、測定対象回転体の絶対回転角度を算出するので、３６０°を越える回転角度でも連続的に測定対象回転体の絶対回転角度を得ることができる。
演算手段が非動作中に測定対象回転体が空転されても、演算手段は軸傾斜永久磁石の現在位置に対応した電磁変換素子の出力により、空転後の現在の測定対象回転体の絶対回転角度を得るから、角度位置の追跡継続のために演算手段や電磁変換素子を常時動作させておく必要がなく、電力の消費が抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を車両のステアリング操舵角検出装置に適用した実施の形態について説明する。
図１は実施の形態の全体構成を示す。図２は、図１におけるＡ−Ａ部矢視図である。
測定対象回転体としてのステアリングシャフト１がロータ１０に挿通されている。ロータ１０は、ロータ本体の１１の上端部に一定ねじピッチのねじ溝が設けられて、第１のねじとしてのスクリュー１２を形成している。
ステアリングシャフト１に対して垂直に配置されて、ステアリングシャフト１を支持する車体固定側に取り付けられたベース４には、雌ねじを有するナット部５が第２のねじとして設けられている。ロータ１０はそのスクリュー１２をナット部５に噛み合わせて、ベース４に支持されている。
ベース４に対向して回路基板６が配置され、回路基板６も固定側に支持されている。回路基板６はロータ１０を貫通させる穴を有している。
【００１１】
ロータ本体１１の外周には、スクリュー１２に隣接して、軸方向に径が変化する軸傾斜永久磁石２０が設けられ、さらにその軸方向下方には駆動歯車１４が形成されている。
駆動歯車１４には、固定側、例えばベース４に支持された回転部材としての従動歯車３１が噛み合っており、従動歯車３１の回路基板６側の面には永久磁石３２が取り付けられている。
回路基板６上には、従動歯車３１の永久磁石３２に対向させてＡＭＲ（異方性磁気抵抗）センサ３３が設置され、上記永久磁石３２とＡＭＲセンサ３３とで角度センサ３０が形成される。
【００１２】
角度センサ３０は、ＡＭＲセンサ３３が検知する磁界の変化により、永久磁石３２と一体の従動歯車３１の回転を検出する。すなわち、ＡＭＲセンサ３３は従動歯車３１の１／２回転（１周期）内での角度位置を一義的に検出し、従動歯車３１の回転に対応して周期的な角度位置を出力する。以下、ＡＭＲセンサ３３により角度センサ３０を代表させる。
回路基板６上にはさらに、ロータ１０の径方向外側から軸傾斜永久磁石２０に対向させて、電磁変換素子としてのホール（Ｈａｌｌ）素子３５が設置されている。
【００１３】
とくに図２に示すように、ロータ本体１１の中心を貫通する挿通穴１５は、ステアリングシャフト１と整合する穴径を有し、軸方向に延びる係止溝１６を有する。この係止溝１６にステアリングシャフト１から径方向に張り出す図示しない係止片を係合させることにより、ロータ１０はステアリングシャフト１に対して軸方向にはスライド可能で、回転方向には一体となる。
【００１４】
ロータ１０はそのスクリュー１２がナット部５と噛み合っているので、ステアリングシャフト１とともに回転すると、スクリュー１２とナット部５のねじピッチにしたがってベース４および回路基板６に対して軸方向に移動する。このため、スクリュー１２の軸方向長さは、ステアリングシャフト１（およびロータ１０）が操作限度一杯、すなわち一方向に２〜３回転、両方向合計では４〜６回転する間にわたって、ナット部５との噛み合いが可能な長さに設定されている。
同様に、ロータ１０の駆動歯車１４の軸方向の歯幅も、ロータ１０が４〜６回転する間にわたって従動歯車３１との噛み合いが保持される長さに設定されている。
ロータ１０の挿通穴１５に挿通されたステアリングシャフト１がその係止片を挿通穴１５の係止溝１６に係合させて、ロータ１０とステアリングシャフト１が回転方向には一体、軸方向には互いにスライド可能とされ、スクリュー１２とナット部５の噛み合いにより、ステアリングシャフト１の回転に応じてロータ１０が軸方向に移動する上記構成が、発明における磁石変位機構を形成している。
【００１５】
図３はロータ１０の軸傾斜永久磁石回りの詳細を示し、（ａ）は部分側面図、（ｂ）は軸方向から見た図である。（ａ）では理解を容易にするため、軸方向を誇張して伸ばして示している。
軸傾斜永久磁石２０は、図４に示す一定幅でその厚さｔが長さ方向にそって一定割合で増大する帯状の永久磁石２１を、ロータ本体１１に螺旋状に巻きつけて形成されている。帯状の永久磁石２１としては、ＰＰＳ樹脂入りのネオジウムプラスチックマグネットのほか、ネオジウム、サマリウムコバルト、フェライト、アルニコなどの金属焼結体あるいはプラスチックマグネットを用いることができる。
【００１６】
軸傾斜永久磁石２０の厚さ方向（径方向）のホール素子３５と対向する面が単一のＮ極をなし、ロータ本体１１に巻き付けられる面がＳ極となっている。
螺旋のピッチ、すなわち永久磁石２１の一定幅ｂの値は、スクリュー１２のねじピッチと同一に設定されている。なお、図３の（ａ）ではスクリュー１２は２列溝となっている。
これにより、ステアリングシャフト１が回転するとき、回路基板６に支持されているホール素子３５は、常に上記螺旋にそって軸傾斜永久磁石２０に対向することになる。軸傾斜永久磁石２０のホール素子３５と対向する面は螺旋の軸方向と平行である。
【００１７】
こうして、ステアリングシャフト１が一方向（例えば左回転方向）の操作限度一杯に回転されたときは、図５の（ａ）に示すように、ロータ１０は上限位置まで移動して、ホール素子３５と軸傾斜永久磁石２０の対向面との距離Ｍは最大となり、他方向（例えば右回転方向）の操作限度一杯に回転されたときは、図５の（ｂ）に示すように、ロータ１０は下限位置まで移動して、ホール素子３５と軸傾斜永久磁石２０の対向面との距離Ｍは最小となり、両操作限度の範囲内でホール素子３５の出力は直線的に変化する。
なお、図５では、理解を容易にするため、軸傾斜永久磁石２０とスクリュー１２を軸方向に伸ばして示している。
【００１８】
図６は、ＡＭＲセンサ３３の出力（ＡＭＲ信号）とホール素子３５の出力（Ｈａｌｌ素子信号）を示す図である。横軸はステアリングシャフト１の回転角度（ステアリング回転角度）、縦軸は各出力電圧である。ここでは、駆動歯車１４の歯数をｍ、従動歯車３１の歯数をｎとして、ｍ／ｎ＝２に設定され、ＡＭＲセンサ３３の出力の１周期はステアリングシャフト１（すなわちロータ１０）の回転角度９０°に対応している。
なお、ホール素子３５はＡＭＲセンサ３３の周期より小さい分解能を有するものが選択される。ただし、ＡＭＲセンサ３３を含む角度センサ３０と組み合わせた場合には、後述するように、ホール素子３５自体の出力信号精度は不要で、粗信号の出力で十分である。
【００１９】
回路基板６上には電子制御ユニット４０が構成されている。
図７に示すように、ＡＭＲセンサ３３の出力は電子制御ユニット４０へ出力される。ホール素子３５の出力も電子制御ユニット４０へ入力される。
電子制御ユニット４０は、ＡＭＲセンサ３３およびホール素子３５からの各出力信号を受けるＣＰＵ４１と、電源部４２、データ記憶部４３を有する。ＣＰＵ４１はさらに通信部４４を介して車両制御装置４５と通信線４６で接続されている。
【００２０】
電源部４２はイグニションスイッチ（ＩＧＮ−ＳＷ）のＯＮ信号に基づいて車両搭載のバッテリ１００に接続され、バッテリ電圧をＣＰＵ４１を含む電子制御ユニット各部の動作電圧に変圧するとともに、ＡＭＲセンサ動作用の所定電圧に変圧して、ＡＭＲセンサ３３へ供給する。イグニションスイッチがＯＦＦされると、電源部４２は電子制御ユニット４０各部およびＡＭＲセンサ３３への電力供給を停止する。
【００２１】
電子制御ユニット４０では、従動歯車３１に対してＡＭＲセンサ３３を設置した際に、車両を直進状態としてそのときのホール素子３５の出力が示す回転角度を絶対回転角度０、ＡＭＲセンサ３３の出力に対応する角度を基準位置γ０として、通信線４６を介して外部から初期設定され、データ記憶部４３に記憶している。
ＣＰＵ４１は、車両を直進状態としたときのＡＭＲセンサ３３の周期数をｓ＝０として、ホール素子３５の出力が示す粗の絶対回転角度により現在の角度位置が何周期目であるかを決定する。つぎに、ＣＰＵ４１は、該決定した周期数をｓ＝Ｓ、ＡＭＲセンサ３３の出力に対応する１周期内の角度をγとして、
α＝Ｓ×９０＋γ−γ０
を演算して、ステアリングシャフト１の絶対回転角度である操舵角α（°）を求める。操舵角αは通信線４６を経て車両制御装置４５へ出力される。なお、前掲の図６はγ０＝０の場合を示している。
本実施の形態では、ＣＰＵ４１とデータ記憶部４３とで発明における演算手段を構成している。
【００２２】
実施の形態は以上のように構成され、ステアリングシャフト１を全周にわたって囲み、径方向厚みが軸方向にそって比例的に変化する軸傾斜永久磁石２０を、ステアリングシャフト１と一体に回転させるとともに、回転角度に応じて軸方向に変位させるようにし、軸傾斜永久磁石２０の外周面に対向して配置したホール素子３５の出力に基いて、電子制御ユニット４０が絶対回転角度を算出するものとしたので、３６０°を越える回転角度でも連続的にステアリングシャフト１の絶対回転角度として操舵角を得ることができる。
【００２３】
そして、車両の運転停止中、電子制御ユニット４０に電源が供給されていない間にステアリングシャフト１が空転されても、その後運転再開時には、軸傾斜永久磁石２０の現在位置に対応したホール素子３５の出力により、電子制御ユニット４０は上記空転後の現在のステアリングシャフト１の絶対回転角度を得ることができるから、角度位置の追跡継続のために車両の運転停止中も電子制御ユニット４０を常時動作させておく必要がなく、バッテリ電力の消費が抑えられる。
【００２４】
さらに、上記軸傾斜永久磁石２０とホール素子３５のセットに加えて、ステアリングシャフト１に連動して回転する従動歯車３１に固定した永久磁石３２と、これに対向して配置されたＡＭＲセンサ３３とからなり、従動歯車３１の周期的な角度位置を検出する角度センサ３０を有して、ホール素子３５の出力と角度センサ３０の出力とに基いて絶対回転角度を算出するので、従動歯車３１のステアリングシャフト１に対する回転比を大きく設定して角度センサ３０の分解能を高くすることにより、ホール素子３５の出力信号精度は粗でもその出力から従動歯車３１の何回転目（ＡＭＲセンサ３３の出力の何周期目）に当たるかを容易に決定できる結果、角度センサ３０の高分解能と組み合わせて、高い精度で操舵角αを得ることができる。
【００２５】
軸傾斜永久磁石２０を回転角度に応じて軸方向に変位させる磁石変位機構として、ステアリングシャフト１に対して一体に回転するとともに軸方向にはスライド可能にロータ本体１１を組み付け、このロータ本体１１に軸方向のスクリュー１２を形成するとともに傾斜永久磁石２０を固定してロータ１０とし、ステアリングシャフト１を支持する固定側のベース４にナット部５を設けて、スクリュー１２とナット部５を噛み合わせる構成としたので、軸傾斜永久磁石２０を備えるロータ１０がスクリュー１２とナット部５のねじピッチにより滑らかに軸方向移動する。
【００２６】
そして、傾斜永久磁石２０は、長さ方向にそって厚さが変化する帯状の永久磁石２１を前記ロータ本体１１に螺旋状に巻きつけて形成することにより、簡単に、ステアリングシャフト１の回転に伴って径方向厚みが軸方向にそって変化する軸傾斜永久磁石を得ることができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態のロータ１０には、軸傾斜永久磁石２０が、一定幅でその厚さが一定割合で増大する帯状の永久磁石２１をロータ本体１１に螺旋状に巻きつけて設けられているものとしたが、これに限定されない。
図８は、ロータの第１の変形例を示す。
このロータ１０Ａには、螺旋状の軸傾斜永久磁石のかわりに、外形が切頭円錐の軸傾斜永久磁石２０Ａがスクリュー１２と駆動歯車１４との間に設けられている。軸傾斜永久磁石２０Ａは、円錐形状の外周面２２と円筒形状の内周面２３を備え、ロータ本体１１の円筒形状の外周に整合するリング状である。
軸傾斜永久磁石２０Ａ、はその円錐形状の外周面２２がホール素子３５に対向する。このホール素子３５と対向する外周面２２が単一のＮ極をなし、内周面２３がＳ極となっている。
その他の構成は実施の形態と同じである。
【００２８】
軸傾斜永久磁石２０Ａは外周面２２が円錐の一部となっているので、径方向の厚さ、すなわち内周面２３と外周面２２間の距離が軸方向にそって変化する。
これにより、ステアリングシャフト１の回転に伴ってロータ１０Ａが軸方向に変位するのに応じて、ホール素子３５が対向する軸傾斜永久磁石２０Ａの厚さが変化するので、実施の形態におけると同じく、ホール素子３５の出力からロータ１０Ａ（ステアリングシャフト１）の粗の絶対回転角度が得られる。
【００２９】
図９は、ロータの第２の変形例を示す。（ａ）は一部断面側面図、（ｂ）はロータ本体の側面図である。
本変形例では、ロータ１０Ｂのスクリュー１２と駆動歯車１４との間に設ける傾斜永久磁石２０Ｂが、円筒形状の外形を有するものとした。
傾斜永久磁石２０Ｂは、円筒形状の外周面２２Ｂと円錐形状の内周面２３Ｂを備えたリング状であり、外周面２２Ｂがホール素子３５に対向する。このホール素子３５と対向する外周面２２Ｂが単一のＮ極をなし、内周面２３ＢがＳ極となっている。
とくに（ｂ）に示すように、ロータ１０Ｂのロータ本体１１Ｂは、傾斜永久磁石２０Ｂの円錐形状の内周面２３Ｂと整合する円錐面１８を備えるリング状突起部１７を有して、傾斜永久磁石２０Ｂを固定支持している。その他の構成は実施の形態と同じである。
【００３０】
これによっても、軸傾斜永久磁石２０Ｂは内周面２３Ｂが円錐の一部となっているので、径方向の厚さが軸方向にそって変化する。
したがって、ステアリングシャフト１の回転に伴ってロータ１０Ｂが軸方向に変位するのに応じて、ホール素子３５が対向する軸傾斜永久磁石２０Ｂの厚さが変化するので、実施の形態におけると同じく、ホール素子３５の出力からロータ１０Ｂの粗の絶対回転角度が得られる。
第１、第２の変形例によれば、構造が簡単なため、軸傾斜永久磁石の製作作業が容易で、コストも安価となる。
【００３１】
なお、実施の形態ならびに各変形例では、軸傾斜永久磁石２０、２０Ａ、あるいは２０Ｂを駆動歯車１４を設けたロータ本体１１、１１Ｂに固定して一体化し、軸傾斜永久磁石と駆動歯車部分が一緒に軸方向に変位するものとしたが、これに限定されず、駆動歯車１４部分とは分離して軸傾斜永久磁石のみがステアリングシャフトの回転に伴って軸方向変位するように構成してもよい。
また、磁石変位機構としては、ロータ本体に雄ネジのスクリュー１２を形成し、ベース４に雌ねじのナット部５を設けたが、かわりにベース４側から雄ネジを形成した円筒部を延ばし、これにロータ先端に形成した雌ねじを噛み合わせるようにすることもできる。
【００３２】
さらに、実施の形態等では、測定対象回転体としてステアリングシャフト１の回転角を検出する車両の操舵角検出装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、種々の回転体の絶対回転角度の検出に適用することができる。
実施の形態等では、軸傾斜永久磁石２０等とホール素子３５のセットと、ＡＭＲセンサ３３と従動歯車３１に固定した永久磁石３２とからなる角度センサ３０とを組み合わせたものとしたが、要求仕様によっては角度センサを廃して、軸傾斜永久磁石と電磁変換素子のみで測定対象回転体の絶対回転角度を検出する装置としてもよい。
電磁変換素子としては、要求される分解能に応じて、ホール素子３５のほか、ホールＩＣや、プログラマブルホールＩＣなども選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成を示す図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ部矢視図である。
【図３】ロータの軸傾斜永久磁石回りの詳細を示す図である。
【図４】帯状の永久磁石を示す図である。
【図５】ロータの軸方向変位状態を示す説明図である。
【図６】ＡＭＲセンサとホール素子の出力を示す図である。
【図７】電子制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図８】ロータの第１の変形例を示す図である。
【図９】ロータの第２の変形例を示す図である。
【図１０】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ ステアリングシャフト（測定対象回転体）
４ ベース
５ ナット部（第２のねじ）
６ 回路基板
１０、１０Ａ、１０Ｂ ロータ
１１、１１Ｂ ロータ本体
１２ スクリュー（第１のねじ）
１４ 駆動歯車
１５ 挿通穴
１６ 係止溝
１７ リング状突起部
１８ 円錐面
２０、２０Ａ、２０Ｂ 軸傾斜永久磁石
２１ 永久磁石
２２、２２Ｂ 外周面
２３、２３Ｂ 内周面
３０ 角度センサ
３１ 従動歯車（回転部材）
３２ 永久磁石
３３ ＡＭＲセンサ
３５ ホール素子（電磁変換素子）
４０ 電子制御ユニット
４１ ＣＰＵ
４２ 電源部
４３ データ記憶部
４４ 通信部
４５ 車両制御装置
４６ 通信線
１００ バッテリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリング操舵角検出などに用いる回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転角検出装置として、例えば車両におけるステアリングハンドルに連動してヘッドランプの照射方向を左右に可変に制御するなど自動制御のためのステアリング操舵角検出装置がある。このような操舵角の検出はステアリングハンドルが取り付けられたステアリングシャフトの回転を検出して行なわれるが、ステアリングシャフトが左右にそれぞれ数回転されるので、ステアリングシャフトの３６０°を超える回転角度を測定可能であることが要求される。
【０００３】
このようなステアリング操舵角検出装置として、特開２００２−２１３９４４号公報に開示されたものがある。
この装置では、図１０に示すように、ステアリングシャフト１に固定した駆動歯車５０に噛み合う２つの従動歯車３１、３１を設け、各従動歯車には永久磁石３２を取り付けて、永久磁石３２に対向させた磁気抵抗センサ５２、５２の出力を不図示の電子制御ユニットで演算処理し、従動歯車３１の回転を検出する。各磁気抵抗センサ５２は従動歯車３１の１／２回転（１周期）内での角度位置を一義的に検出するので、２つの磁気抵抗センサ５２、５２の位相をずらせておくことにより、従動歯車３１の１回転内での角度位置を検出することができる。
【０００４】
ここで、回転角度の検出分解能を高めるために、従動歯車３１の歯数は駆動歯車５０の歯数に比較して小さく設定してあるので、３６０°を越える駆動歯車５０よりさらに回転数が大きくなり、多数の周期を繰り返すことになる。そこで、車両を直進状態としたときの角度を基準位置とし、そのときの従動歯車３１の回転の周期数をｓ＝０として、時々刻々の角度位置を追跡することにより、周期数ｓの変化を把握して、従動歯車３１の絶対回転角度を求める。これにより、駆動歯車５０と従動歯車３１の歯数比からステアリングシャフト１の３６０°を越える回転角を検出することができる。
【特許文献１】特開２００２−２１３９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従動歯車３１の回転は上述のとおり多数の周期数にわたるので、車両を運転しないイグニションスイッチＯＦＦの間、電子制御ユニットが機能せず角度位置の追跡ができない場合は、ステアリングシャフト１を空転させたときにそれが従動歯車３１の同一周期（１／２回転）内であったのか２周期以上にわたる空転であったのかわからなくなる。したがって、絶対回転角度の位置が不明となってしまうという問題がある。
【０００６】
そのため、運転時以外も電子制御ユニットを常時動作させておき、角度位置の追跡を継続することが考えられるが、しかしバッテリの電力を消費することになる。
そこで、上記装置では、イグニションスイッチＯＦＦの間は電子制御ユニットを低消費電流モードとして間欠動作するようにしている。
しかしながら、低消費電流モードにしたとしても、バッテリの電源を消費することに変わりはないから、車両の運転休止が長時間にわたるときはいわゆるバッテリ上がりとなったり、電圧低下により再始動時の電子制御誤作動を招くという問題が発生する。
【０００７】
したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、運転時以外の角度位置の追跡を不要としながら、絶対回転角度を検出できるようにした回転角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】
【０００８】
このため、本発明は、測定対象回転体の全周にわたって配置され、径方向厚みが軸方向にそって変化する軸傾斜永久磁石を、磁石変位機構により測定対象回転体と一体に回転させるとともに、回転角度に応じて軸方向に変位させるようにし、軸傾斜永久磁石の外周面に対向して配置した電磁変換素子の出力に基いて、演算手段が絶対回転角度を算出するものとした。
【発明の効果】
【０００９】
演算手段は、電磁変換素子が対向する軸傾斜永久磁石の軸方向位置に応じた電磁変換素子出力に基いて、測定対象回転体の絶対回転角度を算出するので、３６０°を越える回転角度でも連続的に測定対象回転体の絶対回転角度を得ることができる。
演算手段が非動作中に測定対象回転体が空転されても、演算手段は軸傾斜永久磁石の現在位置に対応した電磁変換素子の出力により、空転後の現在の測定対象回転体の絶対回転角度を得るから、角度位置の追跡継続のために演算手段や電磁変換素子を常時動作させておく必要がなく、電力の消費が抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を車両のステアリング操舵角検出装置に適用した実施の形態について説明する。
図１は実施の形態の全体構成を示す。図２は、図１におけるＡ−Ａ部矢視図である。
測定対象回転体としてのステアリングシャフト１がロータ１０に挿通されている。ロータ１０は、ロータ本体の１１の上端部に一定ねじピッチのねじ溝が設けられて、第１のねじとしてのスクリュー１２を形成している。
ステアリングシャフト１に対して垂直に配置されて、ステアリングシャフト１を支持する車体固定側に取り付けられたベース４には、雌ねじを有するナット部５が第２のねじとして設けられている。ロータ１０はそのスクリュー１２をナット部５に噛み合わせて、ベース４に支持されている。
ベース４に対向して回路基板６が配置され、回路基板６も固定側に支持されている。回路基板６はロータ１０を貫通させる穴を有している。
【００１１】
ロータ本体１１の外周には、スクリュー１２に隣接して、軸方向に径が変化する軸傾斜永久磁石２０が設けられ、さらにその軸方向下方には駆動歯車１４が形成されている。
駆動歯車１４には、固定側、例えばベース４に支持された回転部材としての従動歯車３１が噛み合っており、従動歯車３１の回路基板６側の面には永久磁石３２が取り付けられている。
回路基板６上には、従動歯車３１の永久磁石３２に対向させてＡＭＲ（異方性磁気抵抗）センサ３３が設置され、上記永久磁石３２とＡＭＲセンサ３３とで角度センサ３０が形成される。
【００１２】
角度センサ３０は、ＡＭＲセンサ３３が検知する磁界の変化により、永久磁石３２と一体の従動歯車３１の回転を検出する。すなわち、ＡＭＲセンサ３３は従動歯車３１の１／２回転（１周期）内での角度位置を一義的に検出し、従動歯車３１の回転に対応して周期的な角度位置を出力する。以下、ＡＭＲセンサ３３により角度センサ３０を代表させる。
回路基板６上にはさらに、ロータ１０の径方向外側から軸傾斜永久磁石２０に対向させて、電磁変換素子としてのホール（Ｈａｌｌ）素子３５が設置されている。
【００１３】
とくに図２に示すように、ロータ本体１１の中心を貫通する挿通穴１５は、ステアリングシャフト１と整合する穴径を有し、軸方向に延びる係止溝１６を有する。この係止溝１６にステアリングシャフト１から径方向に張り出す図示しない係止片を係合させることにより、ロータ１０はステアリングシャフト１に対して軸方向にはスライド可能で、回転方向には一体となる。
【００１４】
ロータ１０はそのスクリュー１２がナット部５と噛み合っているので、ステアリングシャフト１とともに回転すると、スクリュー１２とナット部５のねじピッチにしたがってベース４および回路基板６に対して軸方向に移動する。このため、スクリュー１２の軸方向長さは、ステアリングシャフト１（およびロータ１０）が操作限度一杯、すなわち一方向に２〜３回転、両方向合計では４〜６回転する間にわたって、ナット部５との噛み合いが可能な長さに設定されている。
同様に、ロータ１０の駆動歯車１４の軸方向の歯幅も、ロータ１０が４〜６回転する間にわたって従動歯車３１との噛み合いが保持される長さに設定されている。
ロータ１０の挿通穴１５に挿通されたステアリングシャフト１がその係止片を挿通穴１５の係止溝１６に係合させて、ロータ１０とステアリングシャフト１が回転方向には一体、軸方向には互いにスライド可能とされ、スクリュー１２とナット部５の噛み合いにより、ステアリングシャフト１の回転に応じてロータ１０が軸方向に移動する上記構成が、発明における磁石変位機構を形成している。
【００１５】
図３はロータ１０の軸傾斜永久磁石回りの詳細を示し、（ａ）は部分側面図、（ｂ）は軸方向から見た図である。（ａ）では理解を容易にするため、軸方向を誇張して伸ばして示している。
軸傾斜永久磁石２０は、図４に示す一定幅でその厚さｔが長さ方向にそって一定割合で増大する帯状の永久磁石２１を、ロータ本体１１に螺旋状に巻きつけて形成されている。帯状の永久磁石２１としては、ＰＰＳ樹脂入りのネオジウムプラスチックマグネットのほか、ネオジウム、サマリウムコバルト、フェライト、アルニコなどの金属焼結体あるいはプラスチックマグネットを用いることができる。
【００１６】
軸傾斜永久磁石２０の厚さ方向（径方向）のホール素子３５と対向する面が単一のＮ極をなし、ロータ本体１１に巻き付けられる面がＳ極となっている。
螺旋のピッチ、すなわち永久磁石２１の一定幅ｂの値は、スクリュー１２のねじピッチと同一に設定されている。なお、図３の（ａ）ではスクリュー１２は２列溝となっている。
これにより、ステアリングシャフト１が回転するとき、回路基板６に支持されているホール素子３５は、常に上記螺旋にそって軸傾斜永久磁石２０に対向することになる。軸傾斜永久磁石２０のホール素子３５と対向する面は螺旋の軸方向と平行である。
【００１７】
こうして、ステアリングシャフト１が一方向（例えば左回転方向）の操作限度一杯に回転されたときは、図５の（ａ）に示すように、ロータ１０は上限位置まで移動して、ホール素子３５と軸傾斜永久磁石２０の対向面との距離Ｍは最大となり、他方向（例えば右回転方向）の操作限度一杯に回転されたときは、図５の（ｂ）に示すように、ロータ１０は下限位置まで移動して、ホール素子３５と軸傾斜永久磁石２０の対向面との距離Ｍは最小となり、両操作限度の範囲内でホール素子３５の出力は直線的に変化する。
なお、図５では、理解を容易にするため、軸傾斜永久磁石２０とスクリュー１２を軸方向に伸ばして示している。
【００１８】
図６は、ＡＭＲセンサ３３の出力（ＡＭＲ信号）とホール素子３５の出力（Ｈａｌｌ素子信号）を示す図である。横軸はステアリングシャフト１の回転角度（ステアリング回転角度）、縦軸は各出力電圧である。ここでは、駆動歯車１４の歯数をｍ、従動歯車３１の歯数をｎとして、ｍ／ｎ＝２に設定され、ＡＭＲセンサ３３の出力の１周期はステアリングシャフト１（すなわちロータ１０）の回転角度９０°に対応している。
なお、ホール素子３５はＡＭＲセンサ３３の周期より小さい分解能を有するものが選択される。ただし、ＡＭＲセンサ３３を含む角度センサ３０と組み合わせた場合には、後述するように、ホール素子３５自体の出力信号精度は不要で、粗信号の出力で十分である。
【００１９】
回路基板６上には電子制御ユニット４０が構成されている。
図７に示すように、ＡＭＲセンサ３３の出力は電子制御ユニット４０へ出力される。ホール素子３５の出力も電子制御ユニット４０へ入力される。
電子制御ユニット４０は、ＡＭＲセンサ３３およびホール素子３５からの各出力信号を受けるＣＰＵ４１と、電源部４２、データ記憶部４３を有する。ＣＰＵ４１はさらに通信部４４を介して車両制御装置４５と通信線４６で接続されている。
【００２０】
電源部４２はイグニションスイッチ（ＩＧＮ−ＳＷ）のＯＮ信号に基づいて車両搭載のバッテリ１００に接続され、バッテリ電圧をＣＰＵ４１を含む電子制御ユニット各部の動作電圧に変圧するとともに、ＡＭＲセンサ動作用の所定電圧に変圧して、ＡＭＲセンサ３３へ供給する。イグニションスイッチがＯＦＦされると、電源部４２は電子制御ユニット４０各部およびＡＭＲセンサ３３への電力供給を停止する。
【００２１】
電子制御ユニット４０では、従動歯車３１に対してＡＭＲセンサ３３を設置した際に、車両を直進状態としてそのときのホール素子３５の出力が示す回転角度を絶対回転角度０、ＡＭＲセンサ３３の出力に対応する角度を基準位置γ０として、通信線４６を介して外部から初期設定され、データ記憶部４３に記憶している。
ＣＰＵ４１は、車両を直進状態としたときのＡＭＲセンサ３３の周期数をｓ＝０として、ホール素子３５の出力が示す粗の絶対回転角度により現在の角度位置が何周期目であるかを決定する。つぎに、ＣＰＵ４１は、該決定した周期数をｓ＝Ｓ、ＡＭＲセンサ３３の出力に対応する１周期内の角度をγとして、
α＝Ｓ×９０＋γ−γ０
を演算して、ステアリングシャフト１の絶対回転角度である操舵角α（°）を求める。操舵角αは通信線４６を経て車両制御装置４５へ出力される。なお、前掲の図６はγ０＝０の場合を示している。
本実施の形態では、ＣＰＵ４１とデータ記憶部４３とで発明における演算手段を構成している。
【００２２】
実施の形態は以上のように構成され、ステアリングシャフト１を全周にわたって囲み、径方向厚みが軸方向にそって比例的に変化する軸傾斜永久磁石２０を、ステアリングシャフト１と一体に回転させるとともに、回転角度に応じて軸方向に変位させるようにし、軸傾斜永久磁石２０の外周面に対向して配置したホール素子３５の出力に基いて、電子制御ユニット４０が絶対回転角度を算出するものとしたので、３６０°を越える回転角度でも連続的にステアリングシャフト１の絶対回転角度として操舵角を得ることができる。
【００２３】
そして、車両の運転停止中、電子制御ユニット４０に電源が供給されていない間にステアリングシャフト１が空転されても、その後運転再開時には、軸傾斜永久磁石２０の現在位置に対応したホール素子３５の出力により、電子制御ユニット４０は上記空転後の現在のステアリングシャフト１の絶対回転角度を得ることができるから、角度位置の追跡継続のために車両の運転停止中も電子制御ユニット４０を常時動作させておく必要がなく、バッテリ電力の消費が抑えられる。
【００２４】
さらに、上記軸傾斜永久磁石２０とホール素子３５のセットに加えて、ステアリングシャフト１に連動して回転する従動歯車３１に固定した永久磁石３２と、これに対向して配置されたＡＭＲセンサ３３とからなり、従動歯車３１の周期的な角度位置を検出する角度センサ３０を有して、ホール素子３５の出力と角度センサ３０の出力とに基いて絶対回転角度を算出するので、従動歯車３１のステアリングシャフト１に対する回転比を大きく設定して角度センサ３０の分解能を高くすることにより、ホール素子３５の出力信号精度は粗でもその出力から従動歯車３１の何回転目（ＡＭＲセンサ３３の出力の何周期目）に当たるかを容易に決定できる結果、角度センサ３０の高分解能と組み合わせて、高い精度で操舵角αを得ることができる。
【００２５】
軸傾斜永久磁石２０を回転角度に応じて軸方向に変位させる磁石変位機構として、ステアリングシャフト１に対して一体に回転するとともに軸方向にはスライド可能にロータ本体１１を組み付け、このロータ本体１１に軸方向のスクリュー１２を形成するとともに傾斜永久磁石２０を固定してロータ１０とし、ステアリングシャフト１を支持する固定側のベース４にナット部５を設けて、スクリュー１２とナット部５を噛み合わせる構成としたので、軸傾斜永久磁石２０を備えるロータ１０がスクリュー１２とナット部５のねじピッチにより滑らかに軸方向移動する。
【００２６】
そして、傾斜永久磁石２０は、長さ方向にそって厚さが変化する帯状の永久磁石２１を前記ロータ本体１１に螺旋状に巻きつけて形成することにより、簡単に、ステアリングシャフト１の回転に伴って径方向厚みが軸方向にそって変化する軸傾斜永久磁石を得ることができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態のロータ１０には、軸傾斜永久磁石２０が、一定幅でその厚さが一定割合で増大する帯状の永久磁石２１をロータ本体１１に螺旋状に巻きつけて設けられているものとしたが、これに限定されない。
図８は、ロータの第１の変形例を示す。
このロータ１０Ａには、螺旋状の軸傾斜永久磁石のかわりに、外形が切頭円錐の軸傾斜永久磁石２０Ａがスクリュー１２と駆動歯車１４との間に設けられている。軸傾斜永久磁石２０Ａは、円錐形状の外周面２２と円筒形状の内周面２３を備え、ロータ本体１１の円筒形状の外周に整合するリング状である。
軸傾斜永久磁石２０Ａ、はその円錐形状の外周面２２がホール素子３５に対向する。このホール素子３５と対向する外周面２２が単一のＮ極をなし、内周面２３がＳ極となっている。
その他の構成は実施の形態と同じである。
【００２８】
軸傾斜永久磁石２０Ａは外周面２２が円錐の一部となっているので、径方向の厚さ、すなわち内周面２３と外周面２２間の距離が軸方向にそって変化する。
これにより、ステアリングシャフト１の回転に伴ってロータ１０Ａが軸方向に変位するのに応じて、ホール素子３５が対向する軸傾斜永久磁石２０Ａの厚さが変化するので、実施の形態におけると同じく、ホール素子３５の出力からロータ１０Ａ（ステアリングシャフト１）の粗の絶対回転角度が得られる。
【００２９】
図９は、ロータの第２の変形例を示す。（ａ）は一部断面側面図、（ｂ）はロータ本体の側面図である。
本変形例では、ロータ１０Ｂのスクリュー１２と駆動歯車１４との間に設ける傾斜永久磁石２０Ｂが、円筒形状の外形を有するものとした。
傾斜永久磁石２０Ｂは、円筒形状の外周面２２Ｂと円錐形状の内周面２３Ｂを備えたリング状であり、外周面２２Ｂがホール素子３５に対向する。このホール素子３５と対向する外周面２２Ｂが単一のＮ極をなし、内周面２３ＢがＳ極となっている。
とくに（ｂ）に示すように、ロータ１０Ｂのロータ本体１１Ｂは、傾斜永久磁石２０Ｂの円錐形状の内周面２３Ｂと整合する円錐面１８を備えるリング状突起部１７を有して、傾斜永久磁石２０Ｂを固定支持している。その他の構成は実施の形態と同じである。
【００３０】
これによっても、軸傾斜永久磁石２０Ｂは内周面２３Ｂが円錐の一部となっているので、径方向の厚さが軸方向にそって変化する。
したがって、ステアリングシャフト１の回転に伴ってロータ１０Ｂが軸方向に変位するのに応じて、ホール素子３５が対向する軸傾斜永久磁石２０Ｂの厚さが変化するので、実施の形態におけると同じく、ホール素子３５の出力からロータ１０Ｂの粗の絶対回転角度が得られる。
第１、第２の変形例によれば、構造が簡単なため、軸傾斜永久磁石の製作作業が容易で、コストも安価となる。
【００３１】
なお、実施の形態ならびに各変形例では、軸傾斜永久磁石２０、２０Ａ、あるいは２０Ｂを駆動歯車１４を設けたロータ本体１１、１１Ｂに固定して一体化し、軸傾斜永久磁石と駆動歯車部分が一緒に軸方向に変位するものとしたが、これに限定されず、駆動歯車１４部分とは分離して軸傾斜永久磁石のみがステアリングシャフトの回転に伴って軸方向変位するように構成してもよい。
また、磁石変位機構としては、ロータ本体に雄ネジのスクリュー１２を形成し、ベース４に雌ねじのナット部５を設けたが、かわりにベース４側から雄ネジを形成した円筒部を延ばし、これにロータ先端に形成した雌ねじを噛み合わせるようにすることもできる。
【００３２】
さらに、実施の形態等では、測定対象回転体としてステアリングシャフト１の回転角を検出する車両の操舵角検出装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、種々の回転体の絶対回転角度の検出に適用することができる。
実施の形態等では、軸傾斜永久磁石２０等とホール素子３５のセットと、ＡＭＲセンサ３３と従動歯車３１に固定した永久磁石３２とからなる角度センサ３０とを組み合わせたものとしたが、要求仕様によっては角度センサを廃して、軸傾斜永久磁石と電磁変換素子のみで測定対象回転体の絶対回転角度を検出する装置としてもよい。
電磁変換素子としては、要求される分解能に応じて、ホール素子３５のほか、ホールＩＣや、プログラマブルホールＩＣなども選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成を示す図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ部矢視図である。
【図３】ロータの軸傾斜永久磁石回りの詳細を示す図である。
【図４】帯状の永久磁石を示す図である。
【図５】ロータの軸方向変位状態を示す説明図である。
【図６】ＡＭＲセンサとホール素子の出力を示す図である。
【図７】電子制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図８】ロータの第１の変形例を示す図である。
【図９】ロータの第２の変形例を示す図である。
【図１０】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ ステアリングシャフト（測定対象回転体）
４ ベース
５ ナット部（第２のねじ）
６ 回路基板
１０、１０Ａ、１０Ｂ ロータ
１１、１１Ｂ ロータ本体
１２ スクリュー（第１のねじ）
１４ 駆動歯車
１５ 挿通穴
１６ 係止溝
１７ リング状突起部
１８ 円錐面
２０、２０Ａ、２０Ｂ 軸傾斜永久磁石
２１ 永久磁石
２２、２２Ｂ 外周面
２３、２３Ｂ 内周面
３０ 角度センサ
３１ 従動歯車（回転部材）
３２ 永久磁石
３３ ＡＭＲセンサ
３５ ホール素子（電磁変換素子）
４０ 電子制御ユニット
４１ ＣＰＵ
４２ 電源部
４３ データ記憶部
４４ 通信部
４５ 車両制御装置
４６ 通信線
１００ バッテリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象回転体の全周にわたって配置され、径方向厚みが軸方向にそって一方向へ進むほど増大、他方向へ進むほど減少する軸傾斜永久磁石と、
該軸傾斜永久磁石を測定対象回転体と一体に回転させるとともに、その回転角度に応じて軸方向に変位させる磁石変位機構と、
前記軸傾斜永久磁石の外周面に対向して配置した電磁変換素子と、
該電磁変換素子に接続された演算手段とを有して、
該演算手段が、前記電磁変換素子が対向する前記軸傾斜永久磁石の軸方向位置に応じた電磁変換素子の出力に基いて、測定対象回転体の絶対回転角度を算出し出力することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
測定対象回転体の全周にわたって配置され、径方向厚みが軸方向にそって一方向へ進むほど増大、他方向へ進むほど減少する軸傾斜永久磁石と、
該軸傾斜永久磁石を測定対象回転体と一体に回転させるとともに、その回転角度に応じて軸方向に変位させる磁石変位機構と、
前記軸傾斜永久磁石の外周面に対向して配置した電磁変換素子と、
測定対象回転体に連動して回転する回転部材と、
該回転部材に付設されて、その周期的な角度位置を検出する角度センサと、
前記電磁変換素子と角度センサに接続された演算手段とを有して、
該演算手段が、前記電磁変換素子が対向する前記軸傾斜永久磁石の軸方向位置に応じた電磁変換素子の出力と、前記角度センサの出力とに基いて、測定対象回転体の絶対回転角度を算出し出力することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項３】
前記回転部材の測定対象回転体に対する回転比は１より大きく設定され、
前記電磁変換素子がホール素子であり、
前記角度センサは、前記回転部材に固定された永久磁石と、該永久磁石に対向して配置された異方性磁気抵抗センサとから構成されていることを特徴とする請求項２記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記磁石変位機構は、
測定対象回転体に該測定対象回転体と一体に回転するとともに軸方向にはスライド可能のロータを組み付け、
該ロータに前記傾斜永久磁石を固定し、
前記ロータには軸方向の第１のねじを設け、
測定対象回転体を支持する固定側に第２のねじを設け、
該第２のねじに前記第１のねじを噛み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記傾斜永久磁石は、長さ方向にそって厚さが変化する帯状の永久磁石を前記ロータに螺旋状に巻きつけて形成されていることを特徴とする請求項４記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記傾斜永久磁石は、外形を円錐形状とし、円筒形内周面を備えるリング状の永久磁石であることを特徴とする請求項４記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記傾斜永久磁石は、外形を円筒形状とし、円錐形内周面を備えるリング状の永久磁石であることを特徴とする請求項４記載の回転角検出装置。
【請求項１】
測定対象回転体の全周にわたって配置され、径方向厚みが軸方向にそって一方向へ進むほど増大、他方向へ進むほど減少する軸傾斜永久磁石と、
該軸傾斜永久磁石を測定対象回転体と一体に回転させるとともに、その回転角度に応じて軸方向に変位させる磁石変位機構と、
前記軸傾斜永久磁石の外周面に対向して配置した電磁変換素子と、
該電磁変換素子に接続された演算手段とを有して、
該演算手段が、前記電磁変換素子が対向する前記軸傾斜永久磁石の軸方向位置に応じた電磁変換素子の出力に基いて、測定対象回転体の絶対回転角度を算出し出力することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
測定対象回転体の全周にわたって配置され、径方向厚みが軸方向にそって一方向へ進むほど増大、他方向へ進むほど減少する軸傾斜永久磁石と、
該軸傾斜永久磁石を測定対象回転体と一体に回転させるとともに、その回転角度に応じて軸方向に変位させる磁石変位機構と、
前記軸傾斜永久磁石の外周面に対向して配置した電磁変換素子と、
測定対象回転体に連動して回転する回転部材と、
該回転部材に付設されて、その周期的な角度位置を検出する角度センサと、
前記電磁変換素子と角度センサに接続された演算手段とを有して、
該演算手段が、前記電磁変換素子が対向する前記軸傾斜永久磁石の軸方向位置に応じた電磁変換素子の出力と、前記角度センサの出力とに基いて、測定対象回転体の絶対回転角度を算出し出力することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項３】
前記回転部材の測定対象回転体に対する回転比は１より大きく設定され、
前記電磁変換素子がホール素子であり、
前記角度センサは、前記回転部材に固定された永久磁石と、該永久磁石に対向して配置された異方性磁気抵抗センサとから構成されていることを特徴とする請求項２記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記磁石変位機構は、
測定対象回転体に該測定対象回転体と一体に回転するとともに軸方向にはスライド可能のロータを組み付け、
該ロータに前記傾斜永久磁石を固定し、
前記ロータには軸方向の第１のねじを設け、
測定対象回転体を支持する固定側に第２のねじを設け、
該第２のねじに前記第１のねじを噛み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記傾斜永久磁石は、長さ方向にそって厚さが変化する帯状の永久磁石を前記ロータに螺旋状に巻きつけて形成されていることを特徴とする請求項４記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記傾斜永久磁石は、外形を円錐形状とし、円筒形内周面を備えるリング状の永久磁石であることを特徴とする請求項４記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記傾斜永久磁石は、外形を円筒形状とし、円錐形内周面を備えるリング状の永久磁石であることを特徴とする請求項４記載の回転角検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−５８１７３（Ｐ２００６−５８１７３Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４１４４３（Ｐ２００４−２４１４４３）
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【出願人】（３９０００１２３６）ナイルス株式会社 (136)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【出願人】（３９０００１２３６）ナイルス株式会社 (136)
【Ｆターム（参考）】
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