专利名称：旋转角检测装置以及扭矩传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及即使在360度以上的旋转角中也能够检测出旋转体的绝对旋转角的旋转角检测装置以及扭矩传感器。
背景技术：
公知有对车辆的转向系统施加辅助扭矩由此辅助驾驶员的转向操作的装置，即动力转向装置。在日本特开2004-245642号公报中所记载的动力转向装置具备:根据驾驶员对方向盘进行的操作来检测对转向轴施加的转向扭矩的扭矩传感器；和对转向轴施加辅助扭矩的电动马达。其中，转向轴具有输入轴和下轴经由扭杆相互连接的结构，其中，输入轴与方向盘连结，下轴经由齿条轴等与车辆的转向轮连结。扭矩传感器通过旋转角传感器来检测输入轴以及下轴的各旋转角，并根据检测出的各轴的旋转角的差值来检测对转向轴施加的转向扭矩。而且，在该动力转向装置中，根据通过扭矩传感器检测出的转向扭矩来控制电动马达的驱动量，从而对转向轴施加辅助力。另外，在日本特开2004-245642号公报中所记载的动力转向装置中，设置对下轴的转速进行检测的转速检测装置，并根据通过该转速检测装置检测出的下轴的转速、和通过扭矩传感器检测出的下轴的旋转角，来以绝对角的方式检测方向盘的旋转多圈的转向角。由此，利用通过扭矩传感器检测出的方向盘的转向角，从而能够执行例如电子稳定控制(electronic stability control system)、停车辅助控制(parking assistcontrolsystem)等，所以便利性提高。然而，在日本特开2004-245642号公报中所记载的扭矩传感器中，为了检测方向盘的转向角，需要设置检测下轴的转速的转速检测部。而这是导致扭矩传感器的结构变得复杂、进而成本增大的一个重要因素。此外，这样的课题并不局限于能够检测方向盘的转向角的扭矩传感器，在检测使旋转体旋转360度以上时的绝对旋转角的旋转角检测装置中也存在相同的课题。
发明内容
本发明提供在使旋转体旋转360度以上时也能够检测绝对旋转角，并且能够实现结构的简化的旋转角检测装置以及扭矩传感器。根据本发明的一实施例，其特征在于，利用行星齿轮机构，检测旋转体的绝对旋转角。通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚，其中，附图标记表示本发明的要素。
图1是表示车辆的电动动力转向装置的概要的框图。图2是表示本发明所涉及的扭矩传感器的一实施方式的剖面结构的剖视图。
图3是图2的A-A剖视图。图4是图2的B-B剖视图。图5是图2的C-C剖视图。图6是表示该实施方式的扭矩传感器的组装方法的剖视图。图7是表不设置于该实施方式的扭矩传感器的第一分解器的输出例的图表。图8是表不设置于该实施方式的扭矩传感器的第一分解器的其他的输出例的图表。图9是表示对由该实施方式的扭矩传感器检测的方向盘的转向角进行计算的处理的步骤的流程图。图10是表示本发明所涉及的扭矩传感器的其他例的第一分解器的输出例的图表。图11是表示本发明所涉及的扭矩传感器的其他例的剖面结构的剖视图。图12是表示本发明所涉及的扭矩传感器的又一其他例的剖面结构的剖视图。图13是表示本发明所涉及的旋转角检测装置的一个例子的俯视图。
具体实施例方式以下，参照图1 图9对将本发明所涉及的扭矩传感器应用于车辆的电动动力转向装置的扭矩传感器的一实施方式进行说明。如图1所示，若驾驶员操作方向盘I，则转向轴2根据被施加于方向盘I的转向力而旋转。其中，转向轴2包括管柱轴3、中间轴4、以及小齿轮轴5。而且，转向轴2的旋转经由齿轮齿条机构6而变换为齿条轴7的往复直线运动，该齿条轴7的往复直线运动经由与其两端连结的拉杆8而向转向轮9传递，由此变更转向轮9的转向角。在这样的车辆中，本实施方式的电动动力转向装置10具有电动马达11经由减速机构12而与管柱轴3连结的结构。而且，在该电动动力转向装置10中，利用减速机构12对电动马达11的旋转进行减速并传递到管柱轴3，由此将马达扭矩作为辅助力而向转向系统施加。另外，在该车辆中设置有对车辆的状态、方向盘I的操作量进行检测的各种传感器。例如在车辆中设置有对车速进行检测的车速传感器13。另外，在转向轴2设置有对作用于该轴2的扭矩、即驾驶员对方向盘I施加的转向扭矩进行检测的扭矩传感器14。该扭矩传感器14还是检测转向轴2的旋转角(包括360度以上的绝对旋转角)、即方向盘I的转向角的部分。而且，上述各传感器13、14的输出向E⑶15输入,该E⑶15以微机为中心而构成，统一控制电动马达11的驱动。该ECU15根据通过各传感器检测的车速以及转向扭矩，来计算驾驶员的转向扭矩的目标值亦即目标扭矩，并对流向电动马达11的电流进行反馈控制以使由扭矩传感器14检测的转向扭矩成为目标扭矩。接下来，参照图2对扭矩传感器14的结构进行详述。如图2所示，安装了扭矩传感器14的管柱轴3具有作为第一旋转体的输入轴20、以及作为第二旋转体的下轴21经由扭杆22而相互在相同的轴线上连结的结构。其中，输入轴20由在外壳30的上部设置的轴承80支承为能够旋转，其上端部与方向盘I连结。另外，下轴21由在外壳30的下部设置的轴承81支承为能够旋转，其下端部与中间轴4连结。由此，若驾驶员对方向盘I施加的转向力传递到输入轴20，则在该转向扭矩经由扭杆22而朝下轴21传递时扭杆22产生扭曲变形。S卩，输入轴20与下轴21之间产生与转向扭矩对应的旋转角度差。另外，外壳30包括:设有轴承80并下方侧开口的箱状的第一外壳31、和设有轴承81并将第一外壳31的开口部分堵塞的第二外壳32。这样,将外壳30构成为由两部分组成的分割体，由此使其组装变得容易。在该外壳30的内部收纳扭矩传感器14，扭矩传感器14具备:检测输入轴20的旋转角度的作为第一旋转角检测装置的第一分解器(resolver)40、以及检测下轴21的旋转角度的作为第二旋转角检测装置的第二分解器50。其中，第一分解器40包括:固定于输入轴20的下端部并与该输入轴20 —体旋转的转子41、和固定于外壳30并包围转子41的环状的定子42。其中，转子41是由磁体构成的，如图3所示，在其外周面形成有5个突出部。即，第一分解器40的轴倍角被设定为“5X”。此外，在图3中，省略外壳30的图示。另一方面，定子42包括:定子铁芯44，由磁体形成，并与转子41对置地隔开“30° ”的角度间隔而设置有12个齿Tl T12 ;以及卷绕于上述齿Tl T12的以下的由(al) (a7)所示的励磁绕组We和6个输出绕组Wl W6。(al)卷绕于全部齿Tl T12的励磁绕组We。(a2)卷绕于齿Tl、以及与其对置的T7的第一输出绕组W1。(a3)卷绕于齿T2、以及与其对置的T8的第二输出绕组W2。(a4)卷绕于齿T5、以及与其对置的Tll的第三输出绕组W3。(a5)卷绕于齿T6、以及与其对置的T12的第四输出绕组W4。(a6)卷绕于齿T9、以及与其对置的T3的第五输出绕组W5。(a7)卷绕于齿T10、以及与其对置的T4的第六输出绕组W6。而且，在该第一分解器40中，通过对励磁绕组We施加励磁电压Ve (=EXsin(ω t)),来从励磁绕组We向输出绕组Wl W6分别施加交变磁场。“E”表不振幅，“ω”表示角频率，“t”表示时刻。另一方面，若转子41旋转，则转子41与各齿Tl T12的距离根据转子41的突出部的位置而变化，所以从励磁绕组We向各输出绕组Wl W6施加的磁场发生变化。由此，从输出绕组Wl W6分别输出与转子41的旋转角(电角)Θ e对应的由以下的(bI) (b6 )所示的电压信号Vl V6。其中，“K”表示变压比。(bl)从第一输出绕组Wl输出电压信号Vl (= VeXKXsin ( Θ e))。(b2)从第二输出绕组W2输出电压信号V2 (= VeXKXsin ( Θ e + 30。))。(b3)从第三输出绕组W3输出电压信号V3 (= VeXKXsin ( Θ e + 120° ))。(b4)从第四输出绕组W4输出电压信号V4 (= VeXKXsin ( Θ e + 150° ))。(b5)从第五输出绕组W5输出电压信号V5 (= VeXKXsin ( Θ e + 240° ))。(b6)从第六输出绕组W6输出电压信号V6 (= VeXKXsin ( Θ e + 270° ))。这样，在第一分解器40中，励磁绕组We以及转子41成为磁场生成部，并且第一 第六输出绕组Wl W6成为磁场检测部。而且,从第一分解器40输出的6相电压信号Vl V6被上述E⑶15获取。另一方面，如图2所示，在下轴21的上端部设置有对其旋转角度进行检测的第二分解器50。该第二分解器50包括:固定于下轴21的上端部并与该下轴21 —体旋转的转子51、和固定于外壳30并包围转子51的环状的定子52。该第二分解器50具有基本上与上述第一分解器40相同的结构，所以省略其详细的说明。此外，第二分解器50的轴倍角被设定为“4X”。而且，从该第二分解器50输出的电压信号也被上述E⑶15获取。另一方面，在第一分解器40的上部设置有行星齿轮机构60。如图4所示，行星齿轮机构60包括:固定于输入轴20并与输入轴20—体旋转的太阳齿轮61 ;以包围太阳齿轮61的方式设置并固定于外壳30 (图不略)的内部的内齿轮62 ;以及与太阳齿轮61和内齿轮62啮合的行星齿轮63。此外，在图4中，省略了外壳30的图示。各齿轮61 63由锥齿轮构成，其中，如图2所示，太阳齿轮61具有形成了齿的外周部分越靠近第一分解器40侧直径变得越大的形状。另外，内齿轮62具有形成了齿的内周部分越靠近第一分解器40侧直径变得越小的形状。由此，太阳齿轮61与内齿轮62之间的间隙，越靠近第一分解器40侧变得越窄。而且，通过使行星齿轮63以前端部朝向下方的状态与上述太阳齿轮61以及内齿轮62啮合，从而限制行星齿轮63向第一分解器40侧移动。其中，太阳齿轮61以及内齿轮62由非磁体形成。另一方面，行星齿轮63基本上由磁体形成，只有其形成有齿的部分是树脂成型。而且，通过这样使行星齿轮63的形成有齿的部分树脂成型，由此抑制在行星齿轮63与太阳齿轮61之间以及行星齿轮63与内齿轮62之间产生异响。另一方面，在行星齿轮63的上表面，设置有插入到在外壳30的内壁面形成的槽部33的轴部63a。如图5所示，槽部33沿行星齿轮63的公转轨道而形成为圆形状。由此，行星齿轮63被槽部33支承为能够在太阳齿轮61的周围进行公转运动。此外，在该行星齿轮机构60中，将太阳齿轮61的齿数设定为“40”，将内齿轮的齿数设定为“50”，由此设定为在太阳齿轮61旋转I周的期间、即输入轴20旋转I周的期间，行星齿轮63在太阳齿轮61的周围旋转4/9 (= 50/ (50 + 40))周。根据由这样的结构构成的行星齿轮机构60，能够将行星齿轮63夹持在外壳30与太阳齿轮61之间、以及外壳30与内齿轮62之间，所以不用另外设置行星齿轮的支承结构，就能够简单且可靠地支承行星齿轮63。此外，如图2所示，在第一分解器40的定子42与第二分解器50的定子52之间、以及第二分解器50的定子52与第二外壳32之间，分别设置有用于限制定子42、52朝轴向移动的圆环状的限位器70、71。根据扭矩传感器14的上述结构，如图6所示，在其组装时，使第一外壳31的开口部分朝向上方的状态下，从其开口部分将行星齿轮机构60、第一分解器40等依次收纳于第一外壳31的内部，就能够容易地将各构成要素组装到第一外壳31。因此，扭矩传感器14的组装变得容易。另一方面,E⑶15根据从第一分解器40输出的电压信号Vl V6中的任意2个电压信号的值进行公知的反正切值计算，由此求得转子41的旋转角(电角)、即输入轴20的旋转角(电角)Qes。另外，E⑶15根据从第二分解器50输出的电压信号同样地进行反正切值计算，由此求得下轴21的旋转角(电角)Θ ep。然后，E⑶15计算输入轴20的旋转角Θ es以及下轴21的旋转角Θ ep的差值，并将计算出的差值与扭杆22的弹性常数进行积算而求得转向扭矩。另外，E⑶15根据从第一分解器40输出的电压信号Vl V6检测输入轴20的绝对旋转角Θ ea，由此求得方向盘I的转向角。这样，在本实施方式中，ECU15成为检测方向盘I的转向角的旋转角检测单元。接下来，参照图3、图4以及图7对输入轴20的绝对旋转角(电角)Θ ea的检测原理进行说明。另外，这里，在方向盘I位于中立位置时，设行星齿轮63位于图4的双点划线的位置。而且，在图4中，在行星齿轮63以图中的双点划线的位置为基准位置而朝箭头a所表示的方向进行公转时，将连接公转轴与处于公转位置的行星齿轮63的中心的直线、相对于连接公转轴与处于基准位置的行星齿轮63的中心的直线(图中的虚线)所成的角度(公转角)表示为ΘΡ。另外，以方向盘I位于中立位置时的输入轴20的位置为基准位置，将输入轴20从该基准位置朝箭头a所表示的方向的绝对旋转角(电角)表示为0ea。并且，在图3中，以方向盘I位于中立位置时的转子41的位置为基准位置，将转子41从该基准位置朝箭头a所表示的方向的旋转角表示为Ge。另外，在图3以及图4中，用单点划线表示行星齿轮63的公转运动的轨迹(更详细地说是其中心轴m的轨迹)。若例如在驾驶员的操作下方向盘I旋转了“202.5° ”，则输入轴20按照绝对角(机械角)也旋转“202.5° ”。在该情况下，如图4所示，行星齿轮63的公转角ΘΡ为“90° (=202.5° Χ4/9)”，所以如图3的双点划线所示，行星齿轮63接近齿Τ4。因此，对第六输出绕组W6施加的磁场受行星齿轮63的影响而变化。具体而言，第六输出绕组W6的周边的磁路增加，所以对第六输出绕组W6施加的磁通量增加，第六输出绕组W6的磁阻减小。因此，从第六输出绕组W6输出的电压信号V6的大小比之前的(b6)所不的通常的电压信号大，电压信号V6表不异常值。因此，在E⑶15中，通过将第一 第六输出绕组Wl W6的电压信号Vl V6的大小与预先决定的阈值比较，从而确定输出异常电压信号的输出绕组，并判断行星齿轮63位于与卷绕了所确定的输出绕组的齿对应的位置。利用这样的判断方法，ECU15在例如从第六输出绕组W6输出的电压信号比阈值大的情况下，判断行星齿轮63的公转角ΘΡ是与齿Τ4对应的“90° ”、或与齿TlO对应的“270° ”。另一方面，若输入轴20按照绝对角(机械角)旋转了 “202.5° ”，则在第一分解器40中，图3所示的转子41的旋转角(电角)0e为“1012.5 (= 202.5° X 5)”。因此，根据第一分解器40的电压信号Vl V6中的任意2个的组合所计算的输入轴20的旋转角(电角)Θ es，通常应该是“292.5° (=1012.5° -360 X 2° )”。然而，在从第六输出绕组W6输出的电压信号V6异常的情况下，只有根据与该电压信号V6的组合所计算的旋转角Θ es成为异常角度。因此，如图7所 示，在可根据电压信号Vl V6计算的15个旋转角Qes中，只有根据与电压信号V6的组合计算的5个旋转角0^成为与“292.5° ”不同的角度。因此，在E⑶15中，根据第一分解器40的电压信号Vl V6计算的15个旋转角Θ es中取多数所决定的旋转角，从而检测输入轴20的正确的旋转角0es。S卩，在计算出图7所示的15个旋转角Qes的情况下，表示“292.5° ”的有10个，表示除“292.5° ”以外的角度的有5个，所以判断输入轴20的旋转角Θ es为“292.5° ”。此外，例如在行星齿轮63的公转角(机械角)Θ P为“105° ”的情况下、即行星齿轮63位于齿T4与齿T5之间的情况下，行星齿轮63不仅接近第六输出绕组W6，还接近第三输出绕组W3，所以电压信号V3以及V6表示异常值。在该情况下，如图8所示，在由ECU15计算的15个旋转角Θ es中，根据电压信号V3以及V6的组合计算的9个旋转角成为分别不同的异常值a i，剩余的6个旋转角是正常值。因此，如果取多数所决定的旋转角，则同样能够检测输入轴20的旋转角Θ es。利用以上的判断方法，E⑶15检测出行星齿轮63的公转角θρ按照机械角为“90。”或“270° ”，以及输入轴20的旋转角(电角)0es为“ 292.5。”。而且，ECU15根据上述检测结果按如下方式计算包括旋转多圈的输入轴20的绝对旋转角(电角)Θ ea。首先，在输入轴20的绝对旋转角(电角)Θ ea、按照取多数的原则检测的输入轴20的旋转角(电角)ees、以及行星齿轮63的公转角(机械角)θρ之间，成立以下的式(I)的关系式。其中，“Np”表示在输入轴20旋转一周的期间行星齿轮63公转的转速，并且“Αχ”表示第一分解器40的轴倍角。Θ P = Θ eaXNp/Ax= ( Θ es + 360° Xn) X 4/45...(I)其中，η表示整数。然后，E⑶15依次变更“η”的值，求出使行星齿轮63的公转角(机械角)θ ρ满足“90。-Δ Θ 刍 θ ρ 刍 90。+ Δ Θ，，或“270。-Δ Θ 刍 θ ρ 刍 270。+ Λ Θ ” 的“η”。其中，“Λ Θ ”是作为假定从输出绕组Wl W6输出的电压信号Vl V6超过阈值的角度范围而预先设定的常数，在本实施方式中采用“7.5° ”。由此，行星齿轮63的公转角(机械角)Θ P，经由例如以下的(Cl)以及(c2)的计算来确定。(cl) η = I 时。θ ρ = (292.5 + 360° Χ1)Χ4/45 = 58°(c2) η = 2 时。θ ρ = (292.5 + 360° Χ2)Χ4/45 = 90°`
而且，在进行(c2)的计算时，计算出的公转角(机械角)θ ρ满足“90。-Λ Θ ^ ΘΡ兰90° + Δ Θ ”，所以根据该式(c2)的计算结果可知“η = 2”。S卩，可知输入轴20按照电角的相位旋转了 2个周期，换言之，输入轴20的转速为“0.4 (=2/5)”。由此，ECU15检测出输入轴20的绝对旋转角(电角)0册为“1012.5 (=292.5 + 360° X 2)”。图9是表示根据输入轴20的绝对旋转角(电角)Θ ea的检测方法并通过E⑶15计算方向盘I的转向角的处理的流程图，以下，参照该图9对第一分解器40的动作例(作用)进行说明。此外，该图9所示的处理实际上按照规定的计算周期反复执行。如图9所不,在该处理中，首先,将从第一分解器40输出的电压信号Vl V6与规定的阈值分别进行比较，从而确定电压信号Vl V6的哪个表示异常值(步骤SI)。根据其结果检测行星齿轮63的公转角(机械角)θ ρ (步骤S2)。接着，根据电压信号Vl V6中的任意2个组合分别计算15个转子41的旋转角(电角)Θ es (步骤S3)。在计算出的15个转子41的旋转角(电角)Θ es中取多数所决定的旋转角，从而检测输入轴20的旋转角(电角)Θ es (步骤S4)。接着，根据检测出的行星齿轮63的公转角(机械角)θ ρ、以及输入轴20的旋转角(电角)Θ es，计算其绝对旋转角(电角)0ea (步骤S5)。具体而言，对满足式(I)的“η”进行检索，从而计算输入轴20的绝对旋转角(电角)0ea。然后，从计算出的输入轴20的绝对旋转角(电角)Θ ea根据第一分解器40的轴倍角，计算方向盘I的转向角(机械角)(步骤S6)。根据上述扭矩传感器14，只通过在第一分解器40设置行星齿轮机构60就能够检测方向盘I的转向角，所以与另外设置用于检测输入轴20的转速的转速检测装置的情况比较，能够实现结构的简化。
如上所述，根据本实施方式所涉及的扭矩传感器，能够得到以下的效果。(I)在第一分解器40设置行星齿轮机构60，该行星齿轮机构60包括:与输入轴20成为一体而旋转的太阳齿轮61 ;基于该太阳齿轮61的旋转而在其周围公转的由磁体构成的行星齿轮63 ；以及与行星齿轮63啮合的内齿轮62。另外，根据从设置于第一分解器40的第一 第六输出绕组Wl W6输出的电压信号Vl V6,分别检测输入轴20的旋转角Θ es以及行星齿轮63的公转角ΘΡ。而且，根据输入轴20的旋转角0es以及行星齿轮63的公转角Θ P，计算输入轴20的绝对旋转角Θ ea,并根据该计算结果求得方向盘I的转向角。由此，只通过在第一分解器40设置行星齿轮机构60就能够检测方向盘I的转向角，所以与另外设置用于检测输入轴20的转速的转速检测装置的情况比较，能够实现结构的简化。(2)通过确定从第一分解器40的第一 第六输出绕组Wl W6输出的电压信号Vl V6中的哪一个表示异常值，来对行星齿轮的公转角ΘΡ进行检测。由此，能够容易地检测行星齿轮63的公转角ΘΡ。(3)根据从第一分解器40输出的电压信号Vl V6中的任意2个组合计算输入轴20的多个旋转角Θ es,并在这些多个计算结果中取多数所决定的旋转角，来对输入轴20的旋转角Ges进行检测。由此，能够容易地检测输入轴20的旋转角0es。(4)将行星齿轮63夹持在外壳30与太阳齿轮61之间、以及外壳30与内齿轮62之间。由此，不另外设置用于支承行星齿轮63的部件就能够简单且可靠地支承行星齿轮63，所以能够实现结构的简化。(5)通过在扭矩传感器14设置的第一分解器40来检测方向盘I的转向角。由此，不需要另外设置用于检测方向盘I的转向角的传感器。此外，上述实施方式能够以将其适当地变更了的以下的方式来实施。在上述实施方式中，第一分解器40输出6相电压信号,但电压信号的输出数量能够适当地变更。然而，在第一分解器40输出4相以下的情况下可能有如下的情况发生。例如在第一分解器40具有输出4相电压信号VlO V13的结构时,行星齿轮63位于2个齿之间等，其中的2个电压信号V12以及V13表示异常值。在该情况下，如图10所示，在可根据4相电压信号VlO V13中的任意2个组合计算的6个旋转角Θ es中，计算结果表示异常值bl b5的有5个，正常值只有一个。因此，利用计算结果中取多数的方法，可能无法确定转子41的旋转角0es。另外，在第一分解器40为3相输出的结构的情况下，其中的2个电压信号表示异常值，则计算结果表示正常值的消失，所以可能同样无法确定转子41的旋转角9es。因此，优选第一分解器40的电压信号的输出数量为5相以上。此外，即使在第一分解器40具有3相输出或4相输出的结构的情况下,例如若将各输出绕组分离地配置等，则能够避免行星齿轮63影响2个输出绕组的状况。因此，如果是这样的结构，则能够利用计算结果中取多数的方法，来确定转子41的旋转角Θ es。第一分解器40的轴倍角可以适当地变更。在上述实施方式中，行星齿轮机构60的各齿轮61 63由锥齿轮构成，但图11所示，各齿轮61 63也可以是直齿轮。在该情况下，如图中所示，在行星齿轮63的形成有齿的部分与轴部63a之间设置凸缘部63b是有效的。利用凸缘部63b限制行星齿轮63向第一分解器40侧移动，所以能够可靠地保持行星齿轮63的位置。在上述实施方式中，在外壳30的内部固定内齿轮62，并使该内齿轮62与行星齿轮63啮合，但也可以将内齿轮62替换为外齿轮。另外，也可以利用行星架将行星齿轮支承为能够自转以及公转。图12表示在行星齿轮63的轴部63a形成了外齿的方式。另外，在外壳30的内壁,在位于太阳齿轮61的上方的部分固定外齿轮64,该外齿轮64与在行星齿轮63的轴部63a形成的外齿啮合。此外，在该外齿轮64的中央部形成插通孔64a，并使输入轴20插通该插通孔64a。另一方面，在太阳齿轮61的下方，设置经由轴承82而被输入轴21支承的行星架65，利用该行星架65将行星齿轮63支承为能够自转以及公转运动。即使是这样的结构，也能够使行星齿轮63随着输入轴20的旋转而公转，所以能够得到上述实施方式的效果。在上述实施方式中，将行星齿轮63的公转位置，以对置的2个齿中的任一个位置的方式进行检测，换言之，作为行星齿轮63的公转位置，在检测2个候补位置之后，通过上述(Cl)以及(c2)所例示的计算来检测输入轴20的绝对旋转角0ea。取而代之，也可以进一步确定行星齿轮63的公转位置是对置的2个齿中的哪个位置。具体而言，如图3所示，作为行星齿轮63接近第一输出绕组Wl的状况，假定行星齿轮63接近齿Tl的状况、和接近齿T7的状况两种状况，但在这两种状况中，转子41的旋转角Θ e不同，所以从第一输出绕组Wl输出的电压信号Vl的大小不同。若利用这个，则在例如确定了行星齿轮63所接近的输出绕组时，根据从该确定了的输出绕组输出的电压信号的大�。芄蝗范ㄐ行浅萋�63位于对置的2个齿中的哪个位置。若这样确定行星齿轮63的位置，则能够更准确地检测输入轴20的绝对旋转角0ea。在上述实施方式中，将行星齿轮机构60的各齿轮61 63形成为锥齿轮并且在形成于外壳30的槽部33插入行星齿轮63的轴部63a，从而保持行星齿轮63。也可以代替这样的利用外壳30的槽部33对行星齿轮63的保持，而是使例如与行星齿轮63不同的由非磁体构成的新的行星齿轮与太阳齿轮61以及内齿轮62啮合后，利用行星架连结上述新的行星齿轮与行星齿轮63,从而支承行星齿轮63。在上述实施方式中，利用磁体形成行星齿轮63，但也可以代替磁体而由铝等非磁体形成。行星齿轮63也可以由使励磁绕组We所形成的磁场发生变化的部件形成。在上述实施方式中，采用了在输入轴20旋转一周的期间，行星齿轮63在太阳齿轮61的周围旋转4/9周的结构，但行星齿轮63的转速能够适当地变更。只要在输入轴20旋转一周的期间，行星齿轮63在太阳齿轮61的周围旋转非整数周的结构，就能根据行星齿轮63的公转角检测输入轴20的绝对旋转角。在上述实施方式中，将本发明所涉及的扭矩传感器应用于电动动力转向装置，但本发明能够应用于具备扭矩传感器的任意的装置。另外，并不局限于扭矩传感器，只要是检测旋转体的旋转角的分解器，就能应用本发明。在上述实施方式中，将本发明所涉及的旋转角检测装置应用于分解器，但也能够应用于利用例如霍尔元件、磁阻元件等检测旋转体的旋转角的旋转角检测装置等适当的旋转角检测装置。图13表示利用了霍尔元件的旋转角检测装置的一个例子。如图13所示，该旋转角检测装置是其轴倍角被设定为“5X”的装置，并具备与输入轴20 —体旋转的由10极磁石构成的转子90、和固定于外壳30并包围转子90的定子91。其中，在定子91的内壁沿转子90的周向等间隔地安装有6个霍尔元件92a 92f。而且，该旋转角检测装置根据霍尔元件92a 92f的输出检测转子90的旋转角(电角)、即输入轴20的旋转角(电角)。对于这样的旋转角检测装置而言，若设置上述行星齿轮机构60，则在转子90旋转时，如图中单点划线表示那样，能够使行星齿轮63在转子90以及霍尔元件92a 92f的附近公转，所以能够根据霍尔元件91a 91f的输出求得输入轴20的旋转角(包括360度以上的绝对旋转角)。即，能够得到上述实施方式的效果。如果是以下的旋转角检测装置，则也能够应用本发明所涉及的旋转角检测装置，即、该旋转角检测装置具有:沿旋转体的旋转方向配设的多个磁场检测部；和生成向上述多个磁场检测部施加的磁场的磁场生成部，通过磁场检测部来检测随着旋转体的旋转而在磁场产生的变化，由此检测旋转体的旋转角。
权利要求
1.一种旋转角检测装置，其特征在于， 具备: 沿旋转体的旋转方向配设的多个磁场检测部； 生成向所述多个磁场检测部施加的磁场的磁场生成部； 与所述旋转体成为一体而旋转的太阳齿轮；以及 由能够使所述磁场变化的部件形成、并基于所述太阳齿轮的旋转而在该太阳齿轮的周围公转的行星齿轮， 所述磁场生成部随着所述旋转体的旋转而相对于所述多个磁场检测部相对旋转， 所述行星齿轮在与所述多个磁场检测部的配置对应的轨道公转。
2.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于， 通过确定所述多个磁场检测部的各输出中的哪一个表示异常值，来进行所述行星齿轮相对于所述多个磁场检测部的位置检测。
3.根据权利要求1或2所述的旋转角检测装置，其特征在于， 通过根据所述多个磁场检测部的各输出来将所述旋转体的旋转角计算出多个，并在这些多个计算结果中取多数所决定的旋转角，来检测所述旋转体的旋转角。
4.根据权利要求3所述的旋转角检测装置，其特征在于， 根据所述多个磁场检测部的各输出中的任意2个组合，来进行所述旋转体的旋转角的检测， 所述磁场检测部设置为5个以上。
5.根据权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于， 还具备: 将所述行星齿轮支承为能够进行公转运动的外壳；和 以围绕所述太阳齿轮的方式设置、并与所述行星齿轮啮合的内齿轮， 所述行星齿轮被夹持在所述外壳与所述太阳齿轮之间、以及所述外壳与所述内齿轮之间。
6.一种扭矩传感器， 具备: 检测第一旋转体的旋转角的第一旋转角检测装置；和 对在同一轴线上经由扭杆与所述第一旋转体连结的第二旋转体的旋转角进行检测的第二旋转角检测装置， 根据所述第一旋转体的旋转角与所述第二旋转体的旋转角之差，来检测对所述第一旋转体施加的扭矩， 其特征在于， 使用权利要求1所记载的旋转角检测装置来作为所述第一旋转角检测装置。
全文摘要
本发明提供旋转角检测装置以及扭矩传感器。扭矩传感器(14)根据通过第一分解器(40)检测的输入轴(20)的旋转角度、与通过第二分解器(50)检测的下轴(21)的旋转角度的差值，计算对方向盘施加的转向扭矩。设置行星齿轮机构(60)，其包括与输入轴(20)成为一体而旋转的太阳齿轮(61)、由磁体形成并在太阳齿轮(61)的周围公转的行星齿轮(63)、以及供行星齿轮(63)啮合的内齿轮(62)。而且，根据从第一分解器(40)输出的电压信号检测输入轴(20)的旋转角以及行星齿轮(63)的位置，并由此求得方向盘的转向角。
文档编号G01B7/30GK103085861SQ20121042873
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月31日 优先权日2011年11月4日
发明者里则岳, 村越丰 申请人:株式会社捷太格特
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
