專利名稱：旋轉角檢測裝置以及扭矩傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及即使在360度以上的旋轉角中也能夠檢測出旋轉體的絕對旋轉角的旋轉角檢測裝置以及扭矩傳感器。
背景技術：
公知有對車輛的轉向系統(tǒng)施加輔助扭矩由此輔助駕駛員的轉向操作的裝置，即動力轉向裝置。在日本特開2004-245642號公報中所記載的動力轉向裝置具備:根據(jù)駕駛員對方向盤進行的操作來檢測對轉向軸施加的轉向扭矩的扭矩傳感器；和對轉向軸施加輔助扭矩的電動馬達。其中，轉向軸具有輸入軸和下軸經(jīng)由扭桿相互連接的結構，其中，輸入軸與方向盤連結，下軸經(jīng)由齒條軸等與車輛的轉向輪連結。扭矩傳感器通過旋轉角傳感器來檢測輸入軸以及下軸的各旋轉角，并根據(jù)檢測出的各軸的旋轉角的差值來檢測對轉向軸施加的轉向扭矩。而且，在該動力轉向裝置中，根據(jù)通過扭矩傳感器檢測出的轉向扭矩來控制電動馬達的驅動量，從而對轉向軸施加輔助力。另外，在日本特開2004-245642號公報中所記載的動力轉向裝置中，設置對下軸的轉速進行檢測的轉速檢測裝置，并根據(jù)通過該轉速檢測裝置檢測出的下軸的轉速、和通過扭矩傳感器檢測出的下軸的旋轉角，來以絕對角的方式檢測方向盤的旋轉多圈的轉向角。由此，利用通過扭矩傳感器檢測出的方向盤的轉向角，從而能夠執(zhí)行例如電子穩(wěn)定控制(electronic stability control system)、停車輔助控制(parking assistcontrolsystem)等，所以便利性提高。然而，在日本特開2004-245642號公報中所記載的扭矩傳感器中，為了檢測方向盤的轉向角，需要設置檢測下軸的轉速的轉速檢測部。而這是導致扭矩傳感器的結構變得復雜、進而成本增大的一個重要因素。此外，這樣的課題并不局限于能夠檢測方向盤的轉向角的扭矩傳感器，在檢測使旋轉體旋轉360度以上時的絕對旋轉角的旋轉角檢測裝置中也存在相同的課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供在使旋轉體旋轉360度以上時也能夠檢測絕對旋轉角，并且能夠實現(xiàn)結構的簡化的旋轉角檢測裝置以及扭矩傳感器。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，其特征在于，利用行星齒輪機構，檢測旋轉體的絕對旋轉角。通過以下參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、構件、過程、步驟、特性及優(yōu)點會變得更加清楚，其中，附圖標記表示本發(fā)明的要素。


圖1是表示車輛的電動動力轉向裝置的概要的框圖。圖2是表示本發(fā)明所涉及的扭矩傳感器的一實施方式的剖面結構的剖視圖。
圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是圖2的B-B剖視圖。圖5是圖2的C-C剖視圖。圖6是表示該實施方式的扭矩傳感器的組裝方法的剖視圖。圖7是表不設置于該實施方式的扭矩傳感器的第一分解器的輸出例的圖表。圖8是表不設置于該實施方式的扭矩傳感器的第一分解器的其他的輸出例的圖表。圖9是表示對由該實施方式的扭矩傳感器檢測的方向盤的轉向角進行計算的處理的步驟的流程圖。圖10是表示本發(fā)明所涉及的扭矩傳感器的其他例的第一分解器的輸出例的圖表。圖11是表示本發(fā)明所涉及的扭矩傳感器的其他例的剖面結構的剖視圖。圖12是表示本發(fā)明所涉及的扭矩傳感器的又一其他例的剖面結構的剖視圖。圖13是表示本發(fā)明所涉及的旋轉角檢測裝置的一個例子的俯視圖。
具體實施例方式以下，參照圖1 圖9對將本發(fā)明所涉及的扭矩傳感器應用于車輛的電動動力轉向裝置的扭矩傳感器的一實施方式進行說明。如圖1所示，若駕駛員操作方向盤I，則轉向軸2根據(jù)被施加于方向盤I的轉向力而旋轉。其中，轉向軸2包括管柱軸3、中間軸4、以及小齒輪軸5。而且，轉向軸2的旋轉經(jīng)由齒輪齒條機構6而變換為齒條軸7的往復直線運動，該齒條軸7的往復直線運動經(jīng)由與其兩端連結的拉桿8而向轉向輪9傳遞，由此變更轉向輪9的轉向角。在這樣的車輛中，本實施方式的電動動力轉向裝置10具有電動馬達11經(jīng)由減速機構12而與管柱軸3連結的結構。而且，在該電動動力轉向裝置10中，利用減速機構12對電動馬達11的旋轉進行減速并傳遞到管柱軸3，由此將馬達扭矩作為輔助力而向轉向系統(tǒng)施加。另外，在該車輛中設置有對車輛的狀態(tài)、方向盤I的操作量進行檢測的各種傳感器。例如在車輛中設置有對車速進行檢測的車速傳感器13。另外，在轉向軸2設置有對作用于該軸2的扭矩、即駕駛員對方向盤I施加的轉向扭矩進行檢測的扭矩傳感器14。該扭矩傳感器14還是檢測轉向軸2的旋轉角(包括360度以上的絕對旋轉角)、即方向盤I的轉向角的部分。而且，上述各傳感器13、14的輸出向E⑶15輸入,該E⑶15以微機為中心而構成，統(tǒng)一控制電動馬達11的驅動。該ECU15根據(jù)通過各傳感器檢測的車速以及轉向扭矩，來計算駕駛員的轉向扭矩的目標值亦即目標扭矩，并對流向電動馬達11的電流進行反饋控制以使由扭矩傳感器14檢測的轉向扭矩成為目標扭矩。接下來，參照圖2對扭矩傳感器14的結構進行詳述。如圖2所示，安裝了扭矩傳感器14的管柱軸3具有作為第一旋轉體的輸入軸20、以及作為第二旋轉體的下軸21經(jīng)由扭桿22而相互在相同的軸線上連結的結構。其中，輸入軸20由在外殼30的上部設置的軸承80支承為能夠旋轉，其上端部與方向盤I連結。另外，下軸21由在外殼30的下部設置的軸承81支承為能夠旋轉，其下端部與中間軸4連結。由此，若駕駛員對方向盤I施加的轉向力傳遞到輸入軸20，則在該轉向扭矩經(jīng)由扭桿22而朝下軸21傳遞時扭桿22產(chǎn)生扭曲變形。S卩，輸入軸20與下軸21之間產(chǎn)生與轉向扭矩對應的旋轉角度差。另外，外殼30包括:設有軸承80并下方側開口的箱狀的第一外殼31、和設有軸承81并將第一外殼31的開口部分堵塞的第二外殼32。這樣,將外殼30構成為由兩部分組成的分割體，由此使其組裝變得容易。在該外殼30的內部收納扭矩傳感器14，扭矩傳感器14具備:檢測輸入軸20的旋轉角度的作為第一旋轉角檢測裝置的第一分解器(resolver)40、以及檢測下軸21的旋轉角度的作為第二旋轉角檢測裝置的第二分解器50。其中，第一分解器40包括:固定于輸入軸20的下端部并與該輸入軸20 —體旋轉的轉子41、和固定于外殼30并包圍轉子41的環(huán)狀的定子42。其中，轉子41是由磁體構成的，如圖3所示，在其外周面形成有5個突出部。即，第一分解器40的軸倍角被設定為“5X”。此外，在圖3中，省略外殼30的圖示。另一方面，定子42包括:定子鐵芯44，由磁體形成，并與轉子41對置地隔開“30° ”的角度間隔而設置有12個齒Tl T12 ;以及卷繞于上述齒Tl T12的以下的由(al) (a7)所示的勵磁繞組We和6個輸出繞組Wl W6。(al)卷繞于全部齒Tl T12的勵磁繞組We。(a2)卷繞于齒Tl、以及與其對置的T7的第一輸出繞組W1。(a3)卷繞于齒T2、以及與其對置的T8的第二輸出繞組W2。(a4)卷繞于齒T5、以及與其對置的Tll的第三輸出繞組W3。(a5)卷繞于齒T6、以及與其對置的T12的第四輸出繞組W4。(a6)卷繞于齒T9、以及與其對置的T3的第五輸出繞組W5。(a7)卷繞于齒T10、以及與其對置的T4的第六輸出繞組W6。而且，在該第一分解器40中，通過對勵磁繞組We施加勵磁電壓Ve (=EXsin(ω t)),來從勵磁繞組We向輸出繞組Wl W6分別施加交變磁場?！癊”表不振幅，“ω”表示角頻率，“t”表示時刻。另一方面，若轉子41旋轉，則轉子41與各齒Tl T12的距離根據(jù)轉子41的突出部的位置而變化，所以從勵磁繞組We向各輸出繞組Wl W6施加的磁場發(fā)生變化。由此，從輸出繞組Wl W6分別輸出與轉子41的旋轉角(電角)Θ e對應的由以下的(bI) (b6 )所示的電壓信號Vl V6。其中，“K”表示變壓比。(bl)從第一輸出繞組Wl輸出電壓信號Vl (= VeXKXsin ( Θ e))。(b2)從第二輸出繞組W2輸出電壓信號V2 (= VeXKXsin ( Θ e + 30。))。(b3)從第三輸出繞組W3輸出電壓信號V3 (= VeXKXsin ( Θ e + 120° ))。(b4)從第四輸出繞組W4輸出電壓信號V4 (= VeXKXsin ( Θ e + 150° ))。(b5)從第五輸出繞組W5輸出電壓信號V5 (= VeXKXsin ( Θ e + 240° ))。(b6)從第六輸出繞組W6輸出電壓信號V6 (= VeXKXsin ( Θ e + 270° ))。這樣，在第一分解器40中，勵磁繞組We以及轉子41成為磁場生成部，并且第一 第六輸出繞組Wl W6成為磁場檢測部。而且,從第一分解器40輸出的6相電壓信號Vl V6被上述E⑶15獲取。另一方面，如圖2所示，在下軸21的上端部設置有對其旋轉角度進行檢測的第二分解器50。該第二分解器50包括:固定于下軸21的上端部并與該下軸21 —體旋轉的轉子51、和固定于外殼30并包圍轉子51的環(huán)狀的定子52。該第二分解器50具有基本上與上述第一分解器40相同的結構，所以省略其詳細的說明。此外，第二分解器50的軸倍角被設定為“4X”。而且，從該第二分解器50輸出的電壓信號也被上述E⑶15獲取。另一方面，在第一分解器40的上部設置有行星齒輪機構60。如圖4所示，行星齒輪機構60包括:固定于輸入軸20并與輸入軸20—體旋轉的太陽齒輪61 ;以包圍太陽齒輪61的方式設置并固定于外殼30 (圖不略)的內部的內齒輪62 ;以及與太陽齒輪61和內齒輪62嚙合的行星齒輪63。此外，在圖4中，省略了外殼30的圖示。各齒輪61 63由錐齒輪構成，其中，如圖2所示，太陽齒輪61具有形成了齒的外周部分越靠近第一分解器40側直徑變得越大的形狀。另外，內齒輪62具有形成了齒的內周部分越靠近第一分解器40側直徑變得越小的形狀。由此，太陽齒輪61與內齒輪62之間的間隙，越靠近第一分解器40側變得越窄。而且，通過使行星齒輪63以前端部朝向下方的狀態(tài)與上述太陽齒輪61以及內齒輪62嚙合，從而限制行星齒輪63向第一分解器40側移動。其中，太陽齒輪61以及內齒輪62由非磁體形成。另一方面，行星齒輪63基本上由磁體形成，只有其形成有齒的部分是樹脂成型。而且，通過這樣使行星齒輪63的形成有齒的部分樹脂成型，由此抑制在行星齒輪63與太陽齒輪61之間以及行星齒輪63與內齒輪62之間產(chǎn)生異響。另一方面，在行星齒輪63的上表面，設置有插入到在外殼30的內壁面形成的槽部33的軸部63a。如圖5所示，槽部33沿行星齒輪63的公轉軌道而形成為圓形狀。由此，行星齒輪63被槽部33支承為能夠在太陽齒輪61的周圍進行公轉運動。此外，在該行星齒輪機構60中，將太陽齒輪61的齒數(shù)設定為“40”，將內齒輪的齒數(shù)設定為“50”，由此設定為在太陽齒輪61旋轉I周的期間、即輸入軸20旋轉I周的期間，行星齒輪63在太陽齒輪61的周圍旋轉4/9 (= 50/ (50 + 40))周。根據(jù)由這樣的結構構成的行星齒輪機構60，能夠將行星齒輪63夾持在外殼30與太陽齒輪61之間、以及外殼30與內齒輪62之間，所以不用另外設置行星齒輪的支承結構，就能夠簡單且可靠地支承行星齒輪63。此外，如圖2所示，在第一分解器40的定子42與第二分解器50的定子52之間、以及第二分解器50的定子52與第二外殼32之間，分別設置有用于限制定子42、52朝軸向移動的圓環(huán)狀的限位器70、71。根據(jù)扭矩傳感器14的上述結構，如圖6所示，在其組裝時，使第一外殼31的開口部分朝向上方的狀態(tài)下，從其開口部分將行星齒輪機構60、第一分解器40等依次收納于第一外殼31的內部，就能夠容易地將各構成要素組裝到第一外殼31。因此，扭矩傳感器14的組裝變得容易。另一方面,E⑶15根據(jù)從第一分解器40輸出的電壓信號Vl V6中的任意2個電壓信號的值進行公知的反正切值計算，由此求得轉子41的旋轉角(電角)、即輸入軸20的旋轉角(電角)Qes。另外，E⑶15根據(jù)從第二分解器50輸出的電壓信號同樣地進行反正切值計算，由此求得下軸21的旋轉角(電角)Θ ep。然后，E⑶15計算輸入軸20的旋轉角Θ es以及下軸21的旋轉角Θ ep的差值，并將計算出的差值與扭桿22的彈性常數(shù)進行積算而求得轉向扭矩。另外，E⑶15根據(jù)從第一分解器40輸出的電壓信號Vl V6檢測輸入軸20的絕對旋轉角Θ ea，由此求得方向盤I的轉向角。這樣，在本實施方式中，ECU15成為檢測方向盤I的轉向角的旋轉角檢測單元。接下來，參照圖3、圖4以及圖7對輸入軸20的絕對旋轉角(電角)Θ ea的檢測原理進行說明。另外，這里，在方向盤I位于中立位置時，設行星齒輪63位于圖4的雙點劃線的位置。而且，在圖4中，在行星齒輪63以圖中的雙點劃線的位置為基準位置而朝箭頭a所表示的方向進行公轉時，將連接公轉軸與處于公轉位置的行星齒輪63的中心的直線、相對于連接公轉軸與處于基準位置的行星齒輪63的中心的直線(圖中的虛線)所成的角度(公轉角)表示為ΘΡ。另外，以方向盤I位于中立位置時的輸入軸20的位置為基準位置，將輸入軸20從該基準位置朝箭頭a所表示的方向的絕對旋轉角(電角)表示為0ea。并且，在圖3中，以方向盤I位于中立位置時的轉子41的位置為基準位置，將轉子41從該基準位置朝箭頭a所表示的方向的旋轉角表示為Ge。另外，在圖3以及圖4中，用單點劃線表示行星齒輪63的公轉運動的軌跡(更詳細地說是其中心軸m的軌跡)。若例如在駕駛員的操作下方向盤I旋轉了“202.5° ”，則輸入軸20按照絕對角(機械角)也旋轉“202.5° ”。在該情況下，如圖4所示，行星齒輪63的公轉角ΘΡ為“90° (=202.5° Χ4/9)”，所以如圖3的雙點劃線所示，行星齒輪63接近齒Τ4。因此，對第六輸出繞組W6施加的磁場受行星齒輪63的影響而變化。具體而言，第六輸出繞組W6的周邊的磁路增加，所以對第六輸出繞組W6施加的磁通量增加，第六輸出繞組W6的磁阻減小。因此，從第六輸出繞組W6輸出的電壓信號V6的大小比之前的(b6)所不的通常的電壓信號大，電壓信號V6表不異常值。因此，在E⑶15中，通過將第一 第六輸出繞組Wl W6的電壓信號Vl V6的大小與預先決定的閾值比較，從而確定輸出異常電壓信號的輸出繞組，并判斷行星齒輪63位于與卷繞了所確定的輸出繞組的齒對應的位置。利用這樣的判斷方法，ECU15在例如從第六輸出繞組W6輸出的電壓信號比閾值大的情況下，判斷行星齒輪63的公轉角ΘΡ是與齒Τ4對應的“90° ”、或與齒TlO對應的“270° ”。另一方面，若輸入軸20按照絕對角(機械角)旋轉了 “202.5° ”，則在第一分解器40中，圖3所示的轉子41的旋轉角(電角)0e為“1012.5 (= 202.5° X 5)”。因此，根據(jù)第一分解器40的電壓信號Vl V6中的任意2個的組合所計算的輸入軸20的旋轉角(電角)Θ es，通常應該是“292.5° (=1012.5° -360 X 2° )”。然而，在從第六輸出繞組W6輸出的電壓信號V6異常的情況下，只有根據(jù)與該電壓信號V6的組合所計算的旋轉角Θ es成為異常角度。因此，如圖7所 示，在可根據(jù)電壓信號Vl V6計算的15個旋轉角Qes中，只有根據(jù)與電壓信號V6的組合計算的5個旋轉角0^成為與“292.5° ”不同的角度。因此，在E⑶15中，根據(jù)第一分解器40的電壓信號Vl V6計算的15個旋轉角Θ es中取多數(shù)所決定的旋轉角，從而檢測輸入軸20的正確的旋轉角0es。S卩，在計算出圖7所示的15個旋轉角Qes的情況下，表示“292.5° ”的有10個，表示除“292.5° ”以外的角度的有5個，所以判斷輸入軸20的旋轉角Θ es為“292.5° ”。此外，例如在行星齒輪63的公轉角(機械角)Θ P為“105° ”的情況下、即行星齒輪63位于齒T4與齒T5之間的情況下，行星齒輪63不僅接近第六輸出繞組W6，還接近第三輸出繞組W3，所以電壓信號V3以及V6表示異常值。在該情況下，如圖8所示，在由ECU15計算的15個旋轉角Θ es中，根據(jù)電壓信號V3以及V6的組合計算的9個旋轉角成為分別不同的異常值a i，剩余的6個旋轉角是正常值。因此，如果取多數(shù)所決定的旋轉角，則同樣能夠檢測輸入軸20的旋轉角Θ es。利用以上的判斷方法，E⑶15檢測出行星齒輪63的公轉角θρ按照機械角為“90?！被颉?70° ”，以及輸入軸20的旋轉角(電角)0es為“ 292.5。”。而且，ECU15根據(jù)上述檢測結果按如下方式計算包括旋轉多圈的輸入軸20的絕對旋轉角(電角)Θ ea。首先，在輸入軸20的絕對旋轉角(電角)Θ ea、按照取多數(shù)的原則檢測的輸入軸20的旋轉角(電角)ees、以及行星齒輪63的公轉角(機械角)θρ之間，成立以下的式(I)的關系式。其中，“Np”表示在輸入軸20旋轉一周的期間行星齒輪63公轉的轉速，并且“Αχ”表示第一分解器40的軸倍角。Θ P = Θ eaXNp/Ax= ( Θ es + 360° Xn) X 4/45...(I)其中，η表示整數(shù)。然后，E⑶15依次變更“η”的值，求出使行星齒輪63的公轉角(機械角)θ ρ滿足“90。-Δ Θ 芻 θ ρ 芻 90。+ Δ Θ，，或“270。-Δ Θ 芻 θ ρ 芻 270。+ Λ Θ ” 的“η”。其中，“Λ Θ ”是作為假定從輸出繞組Wl W6輸出的電壓信號Vl V6超過閾值的角度范圍而預先設定的常數(shù)，在本實施方式中采用“7.5° ”。由此，行星齒輪63的公轉角(機械角)Θ P，經(jīng)由例如以下的(Cl)以及(c2)的計算來確定。(cl) η = I 時。θ ρ = (292.5 + 360° Χ1)Χ4/45 = 58°(c2) η = 2 時。θ ρ = (292.5 + 360° Χ2)Χ4/45 = 90°`
而且，在進行(c2)的計算時，計算出的公轉角(機械角)θ ρ滿足“90。-Λ Θ ^ ΘΡ蘭90° + Δ Θ ”，所以根據(jù)該式(c2)的計算結果可知“η = 2”。S卩，可知輸入軸20按照電角的相位旋轉了 2個周期，換言之，輸入軸20的轉速為“0.4 (=2/5)”。由此，ECU15檢測出輸入軸20的絕對旋轉角(電角)0冊為“1012.5 (=292.5 + 360° X 2)”。圖9是表示根據(jù)輸入軸20的絕對旋轉角(電角)Θ ea的檢測方法并通過E⑶15計算方向盤I的轉向角的處理的流程圖，以下，參照該圖9對第一分解器40的動作例(作用)進行說明。此外，該圖9所示的處理實際上按照規(guī)定的計算周期反復執(zhí)行。如圖9所不,在該處理中，首先,將從第一分解器40輸出的電壓信號Vl V6與規(guī)定的閾值分別進行比較，從而確定電壓信號Vl V6的哪個表示異常值(步驟SI)。根據(jù)其結果檢測行星齒輪63的公轉角(機械角)θ ρ (步驟S2)。接著，根據(jù)電壓信號Vl V6中的任意2個組合分別計算15個轉子41的旋轉角(電角)Θ es (步驟S3)。在計算出的15個轉子41的旋轉角(電角)Θ es中取多數(shù)所決定的旋轉角，從而檢測輸入軸20的旋轉角(電角)Θ es (步驟S4)。接著，根據(jù)檢測出的行星齒輪63的公轉角(機械角)θ ρ、以及輸入軸20的旋轉角(電角)Θ es，計算其絕對旋轉角(電角)0ea (步驟S5)。具體而言，對滿足式(I)的“η”進行檢索，從而計算輸入軸20的絕對旋轉角(電角)0ea。然后，從計算出的輸入軸20的絕對旋轉角(電角)Θ ea根據(jù)第一分解器40的軸倍角，計算方向盤I的轉向角(機械角)(步驟S6)。根據(jù)上述扭矩傳感器14，只通過在第一分解器40設置行星齒輪機構60就能夠檢測方向盤I的轉向角，所以與另外設置用于檢測輸入軸20的轉速的轉速檢測裝置的情況比較，能夠實現(xiàn)結構的簡化。
如上所述，根據(jù)本實施方式所涉及的扭矩傳感器，能夠得到以下的效果。(I)在第一分解器40設置行星齒輪機構60，該行星齒輪機構60包括:與輸入軸20成為一體而旋轉的太陽齒輪61 ;基于該太陽齒輪61的旋轉而在其周圍公轉的由磁體構成的行星齒輪63 ；以及與行星齒輪63嚙合的內齒輪62。另外，根據(jù)從設置于第一分解器40的第一 第六輸出繞組Wl W6輸出的電壓信號Vl V6,分別檢測輸入軸20的旋轉角Θ es以及行星齒輪63的公轉角ΘΡ。而且，根據(jù)輸入軸20的旋轉角0es以及行星齒輪63的公轉角Θ P，計算輸入軸20的絕對旋轉角Θ ea,并根據(jù)該計算結果求得方向盤I的轉向角。由此，只通過在第一分解器40設置行星齒輪機構60就能夠檢測方向盤I的轉向角，所以與另外設置用于檢測輸入軸20的轉速的轉速檢測裝置的情況比較，能夠實現(xiàn)結構的簡化。(2)通過確定從第一分解器40的第一 第六輸出繞組Wl W6輸出的電壓信號Vl V6中的哪一個表示異常值，來對行星齒輪的公轉角ΘΡ進行檢測。由此，能夠容易地檢測行星齒輪63的公轉角ΘΡ。(3)根據(jù)從第一分解器40輸出的電壓信號Vl V6中的任意2個組合計算輸入軸20的多個旋轉角Θ es,并在這些多個計算結果中取多數(shù)所決定的旋轉角，來對輸入軸20的旋轉角Ges進行檢測。由此，能夠容易地檢測輸入軸20的旋轉角0es。(4)將行星齒輪63夾持在外殼30與太陽齒輪61之間、以及外殼30與內齒輪62之間。由此，不另外設置用于支承行星齒輪63的部件就能夠簡單且可靠地支承行星齒輪63，所以能夠實現(xiàn)結構的簡化。(5)通過在扭矩傳感器14設置的第一分解器40來檢測方向盤I的轉向角。由此，不需要另外設置用于檢測方向盤I的轉向角的傳感器。此外，上述實施方式能夠以將其適當?shù)刈兏说囊韵碌姆绞絹韺嵤Ｔ谏鲜鰧嵤┓绞街?，第一分解?0輸出6相電壓信號,但電壓信號的輸出數(shù)量能夠適當?shù)刈兏?。然而，在第一分解?0輸出4相以下的情況下可能有如下的情況發(fā)生。例如在第一分解器40具有輸出4相電壓信號VlO V13的結構時,行星齒輪63位于2個齒之間等，其中的2個電壓信號V12以及V13表示異常值。在該情況下，如圖10所示，在可根據(jù)4相電壓信號VlO V13中的任意2個組合計算的6個旋轉角Θ es中，計算結果表示異常值bl b5的有5個，正常值只有一個。因此，利用計算結果中取多數(shù)的方法，可能無法確定轉子41的旋轉角0es。另外，在第一分解器40為3相輸出的結構的情況下，其中的2個電壓信號表示異常值，則計算結果表示正常值的消失，所以可能同樣無法確定轉子41的旋轉角9es。因此，優(yōu)選第一分解器40的電壓信號的輸出數(shù)量為5相以上。此外，即使在第一分解器40具有3相輸出或4相輸出的結構的情況下,例如若將各輸出繞組分離地配置等，則能夠避免行星齒輪63影響2個輸出繞組的狀況。因此，如果是這樣的結構，則能夠利用計算結果中取多數(shù)的方法，來確定轉子41的旋轉角Θ es。第一分解器40的軸倍角可以適當?shù)刈兏?。在上述實施方式中，行星齒輪機構60的各齒輪61 63由錐齒輪構成，但圖11所示，各齒輪61 63也可以是直齒輪。在該情況下，如圖中所示，在行星齒輪63的形成有齒的部分與軸部63a之間設置凸緣部63b是有效的。利用凸緣部63b限制行星齒輪63向第一分解器40側移動，所以能夠可靠地保持行星齒輪63的位置。在上述實施方式中，在外殼30的內部固定內齒輪62，并使該內齒輪62與行星齒輪63嚙合，但也可以將內齒輪62替換為外齒輪。另外，也可以利用行星架將行星齒輪支承為能夠自轉以及公轉。圖12表示在行星齒輪63的軸部63a形成了外齒的方式。另外，在外殼30的內壁,在位于太陽齒輪61的上方的部分固定外齒輪64,該外齒輪64與在行星齒輪63的軸部63a形成的外齒嚙合。此外，在該外齒輪64的中央部形成插通孔64a，并使輸入軸20插通該插通孔64a。另一方面，在太陽齒輪61的下方，設置經(jīng)由軸承82而被輸入軸21支承的行星架65，利用該行星架65將行星齒輪63支承為能夠自轉以及公轉運動。即使是這樣的結構，也能夠使行星齒輪63隨著輸入軸20的旋轉而公轉，所以能夠得到上述實施方式的效果。在上述實施方式中，將行星齒輪63的公轉位置，以對置的2個齒中的任一個位置的方式進行檢測，換言之，作為行星齒輪63的公轉位置，在檢測2個候補位置之后，通過上述(Cl)以及(c2)所例示的計算來檢測輸入軸20的絕對旋轉角0ea。取而代之，也可以進一步確定行星齒輪63的公轉位置是對置的2個齒中的哪個位置。具體而言，如圖3所示，作為行星齒輪63接近第一輸出繞組Wl的狀況，假定行星齒輪63接近齒Tl的狀況、和接近齒T7的狀況兩種狀況，但在這兩種狀況中，轉子41的旋轉角Θ e不同，所以從第一輸出繞組Wl輸出的電壓信號Vl的大小不同。若利用這個，則在例如確定了行星齒輪63所接近的輸出繞組時，根據(jù)從該確定了的輸出繞組輸出的電壓信號的大小，能夠確定行星齒輪63位于對置的2個齒中的哪個位置。若這樣確定行星齒輪63的位置，則能夠更準確地檢測輸入軸20的絕對旋轉角0ea。在上述實施方式中，將行星齒輪機構60的各齒輪61 63形成為錐齒輪并且在形成于外殼30的槽部33插入行星齒輪63的軸部63a，從而保持行星齒輪63。也可以代替這樣的利用外殼30的槽部33對行星齒輪63的保持，而是使例如與行星齒輪63不同的由非磁體構成的新的行星齒輪與太陽齒輪61以及內齒輪62嚙合后，利用行星架連結上述新的行星齒輪與行星齒輪63,從而支承行星齒輪63。在上述實施方式中，利用磁體形成行星齒輪63，但也可以代替磁體而由鋁等非磁體形成。行星齒輪63也可以由使勵磁繞組We所形成的磁場發(fā)生變化的部件形成。在上述實施方式中，采用了在輸入軸20旋轉一周的期間，行星齒輪63在太陽齒輪61的周圍旋轉4/9周的結構，但行星齒輪63的轉速能夠適當?shù)刈兏?。只要在輸入軸20旋轉一周的期間，行星齒輪63在太陽齒輪61的周圍旋轉非整數(shù)周的結構，就能根據(jù)行星齒輪63的公轉角檢測輸入軸20的絕對旋轉角。在上述實施方式中，將本發(fā)明所涉及的扭矩傳感器應用于電動動力轉向裝置，但本發(fā)明能夠應用于具備扭矩傳感器的任意的裝置。另外，并不局限于扭矩傳感器，只要是檢測旋轉體的旋轉角的分解器，就能應用本發(fā)明。在上述實施方式中，將本發(fā)明所涉及的旋轉角檢測裝置應用于分解器，但也能夠應用于利用例如霍爾元件、磁阻元件等檢測旋轉體的旋轉角的旋轉角檢測裝置等適當?shù)男D角檢測裝置。圖13表示利用了霍爾元件的旋轉角檢測裝置的一個例子。如圖13所示，該旋轉角檢測裝置是其軸倍角被設定為“5X”的裝置，并具備與輸入軸20 —體旋轉的由10極磁石構成的轉子90、和固定于外殼30并包圍轉子90的定子91。其中，在定子91的內壁沿轉子90的周向等間隔地安裝有6個霍爾元件92a 92f。而且，該旋轉角檢測裝置根據(jù)霍爾元件92a 92f的輸出檢測轉子90的旋轉角(電角)、即輸入軸20的旋轉角(電角)。對于這樣的旋轉角檢測裝置而言，若設置上述行星齒輪機構60，則在轉子90旋轉時，如圖中單點劃線表示那樣，能夠使行星齒輪63在轉子90以及霍爾元件92a 92f的附近公轉，所以能夠根據(jù)霍爾元件91a 91f的輸出求得輸入軸20的旋轉角(包括360度以上的絕對旋轉角)。即，能夠得到上述實施方式的效果。如果是以下的旋轉角檢測裝置，則也能夠應用本發(fā)明所涉及的旋轉角檢測裝置，即、該旋轉角檢測裝置具有:沿旋轉體的旋轉方向配設的多個磁場檢測部；和生成向上述多個磁場檢測部施加的磁場的磁場生成部，通過磁場檢測部來檢測隨著旋轉體的旋轉而在磁場產(chǎn)生的變化，由此檢測旋轉體的旋轉角。
權利要求
1.一種旋轉角檢測裝置，其特征在于， 具備: 沿旋轉體的旋轉方向配設的多個磁場檢測部； 生成向所述多個磁場檢測部施加的磁場的磁場生成部； 與所述旋轉體成為一體而旋轉的太陽齒輪；以及 由能夠使所述磁場變化的部件形成、并基于所述太陽齒輪的旋轉而在該太陽齒輪的周圍公轉的行星齒輪， 所述磁場生成部隨著所述旋轉體的旋轉而相對于所述多個磁場檢測部相對旋轉， 所述行星齒輪在與所述多個磁場檢測部的配置對應的軌道公轉。
2.根據(jù)權利要求1所述的旋轉角檢測裝置，其特征在于， 通過確定所述多個磁場檢測部的各輸出中的哪一個表示異常值，來進行所述行星齒輪相對于所述多個磁場檢測部的位置檢測。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的旋轉角檢測裝置，其特征在于， 通過根據(jù)所述多個磁場檢測部的各輸出來將所述旋轉體的旋轉角計算出多個，并在這些多個計算結果中取多數(shù)所決定的旋轉角，來檢測所述旋轉體的旋轉角。
4.根據(jù)權利要求3所述的旋轉角檢測裝置，其特征在于， 根據(jù)所述多個磁場檢測部的各輸出中的任意2個組合，來進行所述旋轉體的旋轉角的檢測， 所述磁場檢測部設置為5個以上。
5.根據(jù)權利要求1所述的旋轉角檢測裝置，其特征在于， 還具備: 將所述行星齒輪支承為能夠進行公轉運動的外殼；和 以圍繞所述太陽齒輪的方式設置、并與所述行星齒輪嚙合的內齒輪， 所述行星齒輪被夾持在所述外殼與所述太陽齒輪之間、以及所述外殼與所述內齒輪之間。
6.一種扭矩傳感器， 具備: 檢測第一旋轉體的旋轉角的第一旋轉角檢測裝置；和 對在同一軸線上經(jīng)由扭桿與所述第一旋轉體連結的第二旋轉體的旋轉角進行檢測的第二旋轉角檢測裝置， 根據(jù)所述第一旋轉體的旋轉角與所述第二旋轉體的旋轉角之差，來檢測對所述第一旋轉體施加的扭矩， 其特征在于， 使用權利要求1所記載的旋轉角檢測裝置來作為所述第一旋轉角檢測裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供旋轉角檢測裝置以及扭矩傳感器。扭矩傳感器(14)根據(jù)通過第一分解器(40)檢測的輸入軸(20)的旋轉角度、與通過第二分解器(50)檢測的下軸(21)的旋轉角度的差值，計算對方向盤施加的轉向扭矩。設置行星齒輪機構(60)，其包括與輸入軸(20)成為一體而旋轉的太陽齒輪(61)、由磁體形成并在太陽齒輪(61)的周圍公轉的行星齒輪(63)、以及供行星齒輪(63)嚙合的內齒輪(62)。而且，根據(jù)從第一分解器(40)輸出的電壓信號檢測輸入軸(20)的旋轉角以及行星齒輪(63)的位置，并由此求得方向盤的轉向角。
文檔編號G01B7/30GK103085861SQ20121042873
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權日2011年11月4日
發(fā)明者里則岳, 村越豐 申請人:株式會社捷太格特