专利名称：转动角度检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测汽车的转向盘等转动体的转动角的检测装置。
背景技术：
近年，在汽车高性能化的进程中，为了进行各种控制而用各种各样的检测装置检测转向盘的转动角度。
图11是现有的转动角度检测装置的主要部分的立体图。设置有结合部1B，与插通于在外周形成有平齿轮部1A的转动体1的中央部的转向盘(未图示)的轴相结合。检测体2外周的平齿轮部2A与转动体1的平齿轮部1A相啮合的同时，通过嵌入成形在检测体2的中央安装磁铁3。布线基板4与检测体2几乎平行地设置在检测体2上面。布线基板4在两面形成多个配线图案(未被图示)，磁检测元件5安装在与检测体2的磁铁3对向的面上。通过相对向的磁铁3和磁检测元件5构成检测装置6。在布线基板4上由微计算机等电子元件形成与磁检测元件5连接的控制装置7，通过连接器(未图示)与汽车本体的电子电路(未图示)相连接，构成转动角度检测装置。
如果转动转向盘，转动体1同时转动，平齿轮部2A与该外周的平齿轮部1A相啮合的检测体2也转动。伴随着检测体2的转动，安装在检测体2中央的磁铁3产生的磁场发生变化，磁检测元件5检测出该磁场的变化，向控制装置7输出近似三角形波的检测信号。然后，控制装置根据来自磁检测元件5的波形的波峰数和大小，检测出转动体1的转动角度。
在上述的检测装置上，通过与转动体1相啮合的一个检测体2检测出转动体1的转动角度。所以，在检测体2从转动体1脱落、平齿轮部2A发生损坏或者消耗的情况下，不能正确地检测出转动角度。
另外，特开2002-206910号公报公开了另外的现有的转动角度检测装置。

发明内容
转动角度检测装置具有转动体、与转动体的转动相连动而转动的第一以及第二检测体、分别检测第一以及第二检测体的转动的第一和第二检测装置、在从第一检测装置输出的第一信号和从第二检测装置输出的第二信号的差在规定范围内时，通过第一信号检测出上述转动体的转动角度的控制装置。
该检测装置可以用简单的构成，正确地检测出转动体的转动角度。


图1是本发明实施方式1的转动角度检测装置的要部立体图。
图2是实施方式1的转动角度检测装置的分解立体图。
图3是实施方式1的转动角度检测装置的方框电路图。
图4是实施方式1的转动角度检测装置的输出的电压波形图。
图5A、5B是实施方式1的转动角度检测装置的输出电压波形图。
图6是本发明实施方式2的转动角度检测装置的要部立体图。
图7A、7B是实施方式2的转动角度检测装置的输出电压波形图。
图8A、8B是实施方式2的转动角度检测装置的输出电压波形图。
图9是本发明实施方式2的其他转动角度检测装置的要部立体图。
图10是本发明实施方式2另一转动角度检测装置的要部立体图。
图11是现有的转动角度检测装置的要部的立体图。
具体实施例方式
图1是根据本发明的实施方式1的转动角度检测装置的主要部分的立体图，图2是检测装置的分解立体图，图3是检测装置的方框电路图。设置有结合部11B，与插通在外周上形成了平齿轮部11A的转动体11的中央部的转向盘(steering wheel) (未图示)的轴结合。第一检测体12外周的平齿轮部12A与转动体11的平齿轮部11A啮合，通过嵌入成形在第一检测体12的中央安装磁铁13。与第一检测体12的上面大致平行地配置的布线基板14在其两面形成多个配线图案(未图示)。在布线基板14的与第一检测体12对向的面上安装各向异性磁阻(AMR)元件等的磁检测元件15。通过相对向的磁铁13和磁检测元件15构成第一检测装置16。在第二检测体17上与第一检测体12的相同齿数的外周的平齿轮部17A与转动体11的平齿轮部11A相啮合。通过嵌入成形在第二检测体17的中央安装磁铁18。在与磁铁18相对的布线基板14上安装磁检测元件19，与磁铁18共同构成第二检测装置20。在通过引线22与布线基板14相连接的布线基板21上，形成与磁检测元件15和19连接的、由微计算机等电子元件构成的控制装置23，控制装置23通过连接器24与汽车本体的电子电路(未图示)相连接。绝缘树脂制的壳体25和绝缘树脂制的盖26和27覆盖转动体11、第一检测体12、第二检测体17、布线基板14和21等而定位在确定的部位而构成转动角度检测装置。
如图3所示的那样，由磁铁13及磁检测元件15构成的第一检测装置16和由磁铁18及磁检测元件19构成的第二检测装置20与控制装置23相连接。控制装置23由控制部23A、运算处理来自第一以及第二检测装置16、20的信号的运算部23B以及记忆通过运计算处理而求得的角度的记忆部23C。
控制装置23连接到将电池的12V的电压变换到5V而供给到控制装置23的电源电路28和切换向汽车本体的电子电路等的电源供应的点火(IG)开关29上。
在以上构成的转动角度检测装置中，转动体11伴随着转向盘的转动而转动，平齿轮部12A以及17A与该外周的平齿轮部11A相啮合的第一以及第二检测体12、17也转动。
另外，伴随着第一检测体12和第二检测体17的转动，分别安装在这些中央的磁铁13以及18也转动。分别检测出由于磁铁13以及18的转动而引起的磁场变化，如图4的电压波形图所示的那样，分别将逐渐增加或减少的近似三角波形的连续的周期性检测信号向控制装置23输出。
例如，将第一检测体12和第二检测体17的齿数都设定为转动体11齿数的1/3。检测磁强度的磁检测元件15和19当检测体12和17每转180度时检测出磁的峰值。在转动体11转一圈时，第一以及第二检测体12、17转3圈。由于磁检测元件15和19在第一以及第二检测体12、17转1圈时，检测出3次磁的峰值，所以分别连续地将6个近似三角形的三角波形作为检测信号输出。转动体11转动1圈，360度的话，输出6个三角波形；每转60度，磁检测元件15和19向控制装置23输出1个三角波形作为检测信号。
然后，控制装置23的运算部23B记录下从磁检测元件15和19输出的三角波形的个数，从而检测出转动体11的近似转动角度后，接着通过三角波形的电压值检测出转动体11的正确转动角度。
图5A表示从磁检测元件15输出的电压波形。转动角度θ是，首先检测信号的三角波形是从基准的0度数起的第二个三角波形，运算部23B检测出角度θ是在从60度到120度之间，接下来通过其电压值V检测出转动体11的正确转动角度例如90度。
另外，之后，运算部23B通过电压值的变大或者变小，检测出转向盘的转动方向。
图5B表示从磁检测元件19输出的电压波形。按照转动体11的转动角度为0时从磁检测元件15和19输出的电压波形无相位差那样地安装磁检测元件15和19。在第一检测体12和第二检测体17中的任一个损坏或者消耗时，如图5A和图5B所示的那样，这些电压波形产生相位差Δ。
或者任何一个齿轮从转动体11脱落时，一个磁检测元件伴随着转向盘的转动输出电压值变化的检测信号，但是检测出脱落齿轮转动的另一个磁检测元件继续输出一定的电压值。
然后，控制装置23检测出来自第一检测装置16以及第二检测装置20的检测信号，将这些与预先记忆在记忆部23C上的电压和时间等规定值相比较，判定检测体12和17是否正常转动。
即，第一检测装置16和第二检测装置20输出相互同样的波形，当这些波形的相位差Δ的绝对值在规定值以内时，控制装置23判定第一检测体12和第二检测体17是在正常转动，通过来自任一检测装置的检测信号，如上述的那样，通过三角波形的数量和其电压值检测出转动体11的转动角度。
相对于此，在一方的电压值变化而从另一方继续输出一定的电压值时或它们的相位差Δ的绝对值在规定值以上时，控制装置23判定第一检测体12和第二检测体17的转动发生了故障，控制部23向汽车本体的电子电路(未图示)输出规定信号。
这样，汽车本体的电子电路根据该信号。例如使灯闪或者使蜂鸣器响将没有正确地检测出转向盘转动角度的情况通知给驾驶人员。
这样，根据本实施方式，控制装置23检测出由第一检测装置16和第二检测装置20输出的检测信号，其相位差在规定值以内时，通过任一检测信号，检测出转动体11的转动角度。由此，可以得到能够用简单的构成进行正确检测的转动角度检测装置。
由于第一检测装置16和第二检测装置20分别由磁铁13、18和磁检测元件15、19构成，可以无接触地稳定地检测转动角度的同时，可以通过简单的构成，廉价地得到转动角度检测装置。
另外，虽然难于检测出检测体12和17的齿轮的微小损坏和消耗，但是在仅仅检测出一方的检测体从转动体11脱落而不转动的情况下，也可将第一检测装置16和第二检测装置20的任何一方作为不是检测磁的强弱而是检测有无磁场的霍尔元件。通过该霍尔元件仅仅检测出一方的检测体的转动，可以更加廉价地构成转动角度检测装置。
另外，在实施方式1中，磁检测元件15、19按照在转动体11的转动角度为0时从它们输出的电压波形的相位差为0的方式安装。磁检测元件15、19在转动体11的转动角度为0时从它们输出的电压波形也可以有初始相位差Δ0。在这种情况下，将检测出的相位差Δ1与初始相位差Δ0的差Δ1-Δ0作为相位差使用。
(实施方式2)说明根据实施方式2的转动角度检测装置。在与实施方式1的构成相同的部分加注相同符号，省略详细说明。
图6是根据本发明实施方式2的转动角度检测装置的主要部分的立体图。该检测装置与实施方式1相同，第一检测体12外周的平齿轮部12A以及与其齿数相同的第二检测体17外周的平齿轮部17A与转动体11的平齿轮部11A相啮合。在第一以及第二检测体12、17的中央通过嵌入成形安装磁铁13、18。在大致平行地配置在它们的上面的布线基板14A的与检测体12、17相对向的面上，分别安装磁检测元件15和19，从而形成第一检测装置16和第二检测装置20。
根据实施方式2的转动角度检测装置，第一检测体12的平齿轮部12A和与其齿数不同的第三检测体31的平齿轮部31A相啮合。在第三检测体31的中央通过嵌入成形安装磁铁32。在与磁铁32相对向的布线基板14A的面上，安装磁检测元件33，与磁铁32形成第三检测装置34。磁检测元件15、19、33与由微计算机等电子元件构成的控制装置23相连接，从而构成转动角度检测装置。
在以上构成的转动角度检测装置中，转动体11伴随着在转动体11中央的结合部11B中插通有轴的转向盘(未图示)的转动而转动，平齿轮部12A以及17A与该外周的平齿轮部11A相啮合的第一以及第二检测体12、17也转动。另外，平齿轮部31A与平齿轮部12A相啮合的第三检测体31也转动。
然后，与实施方式1相同，控制装置23检测出来自第一以及第二检测装置16、20的检测信号，判定一方的检测体从转动体11脱落，或者损坏和消耗的情况，检测出各个检测体是否正常转动。
根据实施方式2的转动角度检测装置用与实施方式1不同的方法，检测转动体11的转动角度。即，根据实施方式1的转动角度检测装置是根据来自第一检测装置16或第二检测装置20中的任一个的检测信号而检测转动体11的转动角度，而根据实施方式2的检测装置是根据来自第一检测装置16和第三检测装置34的检测信号而检测转动角度。如第一检测体12和第三检测体31伴随着转动体11的转动而转动，安装在这些检测体中央的磁铁13和22也转动，磁检测元件15和33检测出来自这些磁铁的磁场变化，该检测信号被输出到控制装置23。
但是，由于第一检测体12和第三检测体31的齿数不同，如图7的电压波形图所示的那样，逐渐增加和减少的近似三角波形的形状不同，作为有相位差的连续的周期性检测信号而输出。
图7A和图7B分别表示来自第一检测装置16和第三检测装置34的输出电压的波形。如图7A所示，第一检测装置16与实施方式1相同，转动体11转动1圈、360度的话，输出6个三角波形；即，每转60度，向控制装置23输出1个三角波形作为检测信号。如图7B所示，第三检测装置34输出与图7所示的波形不同而有相位差的检测信号。
而图8A表示来自有相位差的第一检测装置16的信号，图8B表示来自第三检测装置34的检测信号。如图8A和图8B所示，控制装置23检测出来自有相位差的第一检测装置16的电压值V1和来自第三检测装置34的电压值V2，通过对这些电压值和平齿轮部12A和平齿轮部31A各自的齿数进行运算处理，检测出转动体11的转动角度θ。
根据实施方式2的转动角度检测装置与通过来自一个检测装置的检测信号检测出转动体11转动角度的实施方式1的检测装置相比，控制装置23的运算处理变得复杂，但是，可以通过来自连动的齿数不同的第一检测体12和第三检测体31的2个检测信号精度更高地检测出转动角度。
图9表示根据实施方式2的其他的转动角度检测装置的主要部分的立体图。在以上的说明中，第三检测体31和与转动体11相啮合的第一检测体12相啮合，而如图9所示的那样，第三检测体31也可与转动体11直接啮合。该检测装置通过来自第三检测装置134和在第一检测装置16和第二检测装置20中的任何一个的两个检测信号检测出转动体11的转动角度。
图10是根据本发明的实施方式2的另外的转动角度检测装置的主要部分的立体图。如图10所示的那样，也可在第一检测体12上设置伞齿轮或者蜗轮(worm gear)等的减速机构，而第三检测体31与此向啮合。或者用磁检测元件检测出安装在通过蜗轮而在上下方向移动的移动体35上的磁铁的移动，也可与本实施方式同样的检测出转动角度。
另外，在实施方式2中，磁检测元件15、133按照在转动体11的转动角度为0时从那些磁检测元件输出的电压波形相位差为0的方式安装。磁检测元件15、133在转动体11的转动角度为0时从它们输出的电压波形也可以有初始相位差Δ0。在这种情况下，将被检测出的相位差Δ2与初始相位差Δ0的差Δ2-Δ0作为相位差使用。
权利要求
1.一种转动角度检测装置，其特征在于，具有转动体；与所述转动体的转动连动而转动的第一以及第二检测体；分别检测所述第一以及第二检测体的转动的第一和第二检测装置；和在从所述第一检测装置输出的第一信号和从所述第二检测装置输出的第二信号的差在规定范围内时，从所述第一信号检测所述转动体的转动角度的控制装置。
2.如权利要求1所述的转动角度检测装置，其特征在于，还具有与所述转动体的所述转动连动而转动的第三检测体；和检测所述第三检测体的转动的第三检测装置，所述控制装置从第一信号和从所述第三检测装置输出的第三信号检测出所述转动体的所述转动角度。
3.如权利要求1所述的转动角度检测装置，其特征在于，还具有与所述转动体的所述转动而连动移动的第三检测体；和检测所述第三检测体移动的第三检测装置，所述控制装置从所述第一信号和从所述第三检测装置输出的第三信号检测所述转动体的所述转动角度。
4.如权利要求1所述的转动角度检测装置，其特征在于所述第一检测装置包含第一磁铁和检测来自所述第一磁铁的磁场的第一磁检测元件。
5.如权利要求4所述的转动角度检测装置，其特征在于所述第二检测装置包含第二磁铁和检测来自所述第二磁铁的磁场的第二磁检测元件。
6.如权利要求4所述的转动角度检测装置，其特征在于所述第二检测装置包含第二磁铁和检测来自所述第二磁铁的磁的霍尔元件。
全文摘要
本发明提供一种转动角度检测装置，该装置具有转动体、与转动体的转动连动而转动的第一以及第二检测体、分别检测所述第一以及第二检测体的转动的第一和第二检测装置、和在从第一检测装置输出的第一信号和从第二检测装置输出的第二信号的差在规定范围内时，从第一信号检测出上述转动体的转动角度。该检测装置利用简单的结构就可以检测转动体的转动角度。
文档编号G01D5/02GK1504720SQ20031011693
公开日2004年6月16日 申请日期2003年12月3日 优先权日2002年12月4日
发明者大西贤英, 野村敏裕, 立石一郎, 西川寿, 中出义幸, 幸, 裕, 郎 申请人:松下电器产业株式会社