專利名稱：絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在扭桿上且同時(shí)檢測(cè)絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的裝置。本發(fā)明的檢測(cè)裝置用于汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置等。
背景技術(shù)：
圖6是現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置。齒輪18安裝在扭桿的輸入軸(未圖示)上。與齒輪18配合的齒輪21具有圓形的符號(hào)板20，所述符號(hào)板20具有多個(gè)磁極。符號(hào)板20隨輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。磁檢測(cè)元件22通過對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的磁極進(jìn)行計(jì)數(shù)來檢測(cè)輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。將齒輪42安裝在扭桿的輸出軸(未圖示)上，通過與上述相同的方式檢測(cè)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。啟動(dòng)扭桿使軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，比較輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來檢測(cè)轉(zhuǎn)矩。
但是，若要獲得高精度的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，則代碼板需要多個(gè)磁極，因而，存在檢測(cè)裝置變大的問題。另外，在代碼板20的半徑方向上配置磁檢測(cè)元件22，也使檢測(cè)裝置的尺寸變大。
另外，這個(gè)現(xiàn)有裝置不檢測(cè)絕對(duì)角度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，具有扭桿單元，其具有輸入軸和輸出軸、扭桿；與輸入軸結(jié)合的第1齒輪；與第1齒輪配合的齒輪A；在齒輪A的中心部配置的第1絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)器；與輸出軸結(jié)合的第2齒輪；與第2齒輪配合的齒輪B；在齒輪B的中心部配置的第2絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)器。


圖1是本發(fā)明的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是求絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的說明圖。
圖3是求扭轉(zhuǎn)角度的說明圖。
圖4是本發(fā)明的檢測(cè)裝置的回路框圖。
圖5是誤差補(bǔ)正的說明圖。
圖6表示現(xiàn)有轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置。
圖中，1-第1齒輪、2-輸入軸、3-第2齒輪、4-輸出軸、5-扭桿、6-齒輪A、7-齒輪B、8-第1磁鐵、9-第2磁鐵、10-第1磁檢測(cè)裝置、11-第2磁檢測(cè)裝置、12-基板、13-基板、14-CPU、15-EEPROM、16-串行通信線、17-主CPU。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1表示本實(shí)施方式的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)。扭桿單元由在同一的剛體上制作的配置成同心的輸入軸2、扭桿5和輸出軸4構(gòu)成。第1齒輪1和第2齒輪3分別與扭桿單元的輸入軸2和輸出軸4結(jié)合。第1齒輪1與齒輪A6配合，第2齒輪與B7配合。在齒輪A6的中央設(shè)置第1磁鐵8，在齒輪B7的中央設(shè)置第2磁鐵9。第1磁鐵8和第2磁鐵9被1極對(duì)(one pole pair)磁化。搭載于基板12的第1磁檢測(cè)元件10配置在與第1磁鐵8對(duì)向的位置，搭載于基板13的第2磁檢測(cè)元件11配置在與第2磁鐵9對(duì)向的位置。由第1磁鐵8和第1磁檢測(cè)元件10構(gòu)成絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)器，由第2磁鐵9和第2磁檢測(cè)元件11構(gòu)成絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)器。第1齒輪1與第2齒輪3的齒數(shù)是相同的c，齒輪A6的齒數(shù)是a，齒輪B7的齒數(shù)是b(a≠b)。
其次，對(duì)第1齒輪1和第2齒輪3的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和在扭桿5的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行說明。
在圖1中，扭桿單元的輸入軸2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第1齒輪1以及齒輪A6轉(zhuǎn)動(dòng)。第1磁檢測(cè)元件10是通過檢測(cè)第1磁鐵8的磁場(chǎng)來算出齒輪A6的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。轉(zhuǎn)矩單元的輸出軸4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第2齒輪3外以及齒輪B7轉(zhuǎn)動(dòng)。第2磁檢測(cè)元件11是通過檢測(cè)第2磁鐵9的磁場(chǎng)來算出齒輪B7的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
圖2說明算出絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的方法。橫軸是第1齒輪1和第2齒輪3的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度z。上段部分表示齒輪A6的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度x和齒輪B7的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度y。下段部分表示齒輪A6與齒輪B7的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度差(x-y)。如圖所示，絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度差(x-y)形成直線，并與絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度z有唯一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。從而，通過齒輪A和齒輪B的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度差(x-y)來算出絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度z。
圖3的縱軸表示差T，所述差T是對(duì)齒輪A6的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度x、與在齒輪B7的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度y上乘上齒輪A6和齒輪A7的齒數(shù)比(b/a)的乘積之差。當(dāng)扭桿5不扭轉(zhuǎn)時(shí)T按圖示的方式階梯狀變化。當(dāng)扭桿5只扭轉(zhuǎn)ΔT時(shí)，T相對(duì)于不扭轉(zhuǎn)時(shí)變化了ΔT*(c/a)，從而能夠算出扭轉(zhuǎn)角度ΔT。這個(gè)ΔT*(c/a)與圖2中的(x-y)相加，可提高z的檢測(cè)精讀。轉(zhuǎn)矩是由扭轉(zhuǎn)角度ΔT算出。將扭轉(zhuǎn)角度ΔT超過另外規(guī)定的允許值時(shí)判斷為發(fā)生異常并發(fā)出警報(bào)。
檢測(cè)上述的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩時(shí)，也可以使齒輪A6與齒輪B7的齒數(shù)相同，且使第1齒輪1和第2齒輪3的齒數(shù)不相同。
如圖4所示，第1磁檢測(cè)元件10和磁檢測(cè)元件11與CPU14連接。CPU14也與非易失存儲(chǔ)器EEPROM15連接。與此同時(shí)，為了將由CPU14算出的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩輸出，通過串行通信線16與主CPU17連接。
最好將齒輪A6和齒輪B7兩者的零轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)齊之后安裝于扭桿上，但這是需要高精度的困難的作業(yè)，因此，可在扭桿上安裝齒輪A6和齒輪B7之后，按以下的方式對(duì)零轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行補(bǔ)正來取而代之上述作業(yè)方式。用第1磁檢測(cè)元件10的信號(hào)算出齒輪A6的最初的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，用第2磁檢測(cè)元件11的信號(hào)算出齒輪B7的最初的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，然后將這些最初的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器(EEPROM15)中。每當(dāng)接入電源時(shí)將讀取存儲(chǔ)在EEPROM15的最初的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將從這些最初的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度開始的轉(zhuǎn)動(dòng)角度作為齒輪A6和齒輪B7的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
另外，如圖5所示，磁檢測(cè)元件算出的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度(實(shí)線)相對(duì)正確的轉(zhuǎn)動(dòng)角度(虛線)而言，包含種種因素引起的誤差，故按以下方式進(jìn)行補(bǔ)正。在扭桿上安裝齒輪A6和齒輪B7之后，高精度轉(zhuǎn)動(dòng)輸入軸2。由此，得到齒輪A6和齒輪B7的磁檢測(cè)元件算出的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度與正確的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度之間的差，即補(bǔ)正角度。然后將所述補(bǔ)正角度存儲(chǔ)在EEPROM15中。每當(dāng)接入電源時(shí)讀取存儲(chǔ)在EEPROM15中的補(bǔ)正角度，并通過將所述補(bǔ)正角度與磁檢測(cè)元件算出的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度相加來得到接近于正確值的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
本發(fā)明的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度及轉(zhuǎn)矩檢測(cè)裝置適合使用于車輛的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
權(quán)利要求
1.一種絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，其特征在于，具有扭桿單元，其具有輸入軸和輸出軸和扭桿；與所述輸入軸結(jié)合的第1齒輪；與所述第1齒輪配合的齒輪A；在所述齒輪A的中心部配置的第1絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)器；與所述輸出軸結(jié)合的第2齒輪；與所述第2齒輪配合的齒輪B；在所述齒輪B的中心部配置的第2絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第1絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)器具有第1磁鐵；和在與所述第1磁鐵對(duì)向的位置配置的第1磁檢測(cè)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第2絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)器具有第2磁鐵；和在與所述第2磁鐵對(duì)向的位置配置的第2磁檢測(cè)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，其特征在于，將所述第1和第2齒輪的齒數(shù)設(shè)為相同，且將所述齒輪A和B的齒數(shù)設(shè)為不相同，而且，絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，是由所述齒輪A與齒輪B的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度差算出，轉(zhuǎn)矩，是由所述齒輪A的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度、與在所述齒輪B的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度乘上所述齒輪A與B的齒數(shù)比的乘積的差來算出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，其特征在于，將所述第1和第2齒輪的齒數(shù)設(shè)為不相同，且將所述齒輪A和B的齒數(shù)設(shè)為相同，而且，絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，是由所述齒輪A與齒輪B的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度差算出，轉(zhuǎn)矩，是由所述齒輪A的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度、與在所述齒輪B的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度上乘上所述齒輪第1與第2齒輪的齒數(shù)比的乘積的差來算出。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，其特征在于，分別預(yù)先在非易失存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)所述齒輪A和B的最初的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將從所述存儲(chǔ)的最初的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度開始的轉(zhuǎn)動(dòng)角度作為所述齒輪A和B的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，將其用于算出絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，其特征在于，預(yù)先將補(bǔ)正角度存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器中，其中，所述補(bǔ)正角度是所述齒輪A和B的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的正確值與所述第1和第2磁檢測(cè)元件算出的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度之差上，而且，將在所述存儲(chǔ)的補(bǔ)正角度上加上所述第1和第2磁檢測(cè)元件算出的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的算出值，作為所述齒輪A和B的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將其用于算出絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述齒輪A的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度與以下乘積值之差超過規(guī)定的容許值時(shí)發(fā)出異常警報(bào)，其中，所述乘積值是在所述齒輪B的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度上乘上所述A與B的齒數(shù)比的乘積值。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述齒輪A的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度與以下乘積值之差超過規(guī)定的容許值時(shí)發(fā)出異常警報(bào)，其中，所述乘積值是在所述齒輪B的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度上乘上所述第1與第2齒輪的齒數(shù)比的乘積值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)裝置，其具備與扭桿單元的輸入軸(2)連結(jié)的第1齒輪(1)、與第1齒輪(1)配合的齒輪A(6)、在齒輪A(6)的中心部配置的第1絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)部、與扭桿單元的輸出軸(4)連結(jié)的第2齒輪(3)、與第2齒輪(3)配合的齒輪B(7)、在齒輪B(7)的中心部配置的第2絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度檢測(cè)部。由此可減小該檢測(cè)裝置的尺寸。
文檔編號(hào)B62D5/04GK1701221SQ200480000950
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者御池幸司, 植平清孝, 牛原正晴 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社