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公開番号2024043178
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-29
出願番号2022148214
出願日2022-09-16
発明の名称物理量検出装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G01B 7/30 20060101AFI20240322BHJP(測定;試験)
要約【課題】検出精度を向上し、且つ、体格を小型化した物理量検出装置を提供する。
【解決手段】第1センサ10は、ステアリングホイールに連動して回転する軸部材1に設けた金属ターゲット11および車体側に設けた励磁検出コイル13を有し、電磁誘導の原理を用いて軸部材1の回転角度に応じた信号を出力する。メインギヤ2は、軸部材1に設けられ、サブギヤ3は、メインギヤ2に噛合する。第2センサ20は、サブギヤ3の回転角度に応じた信号を出力する。電子制御部4は、第1センサ10の信号から算出した操舵角と第2センサ20の信号から算出した操舵角との差が所定の閾値より大きい場合、第1センサ10の信号から算出した操舵角を、第2センサ20の信号から算出した操舵角に近づけるように補正し、ステアリングホイールの真の操舵角を検出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
車両のステアリングホイールの操舵に関する物理量を検出する物理量検出装置において、
前記ステアリングホイールに連動して回転する軸部材（１）と、
前記軸部材に設けた金属ターゲット（１１）および車体側に設けた励磁検出コイル（１３）を有し、電磁誘導の原理を用いて前記軸部材の回転角度に応じた信号を出力する第１センサ（１０）と、
前記軸部材に設けられるメインギヤ（２）と、
前記メインギヤに噛合するサブギヤ（３）と、
前記サブギヤの回転角度に応じた信号を出力する第２センサ（２０）と、
前記第１センサの信号から算出した操舵角と前記第２センサの信号から算出した操舵角との差が所定の閾値より大きい場合、前記第１センサの信号から算出した操舵角を、前記第２センサの信号から算出した操舵角に近づけるように補正し、前記ステアリングホイールの真の操舵角を検出する電子制御部（４）と、を備える物理量検出装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記軸部材の回転に伴って前記第１センサが出力する信号の周期は、前記軸部材の回転に伴って前記第２センサが出力する信号の周期よりも短い、請求項１に記載の物理量検出装置。
【請求項３】
前記軸部材は前記ステアリングホイールから運転者の操舵力が入力される入力軸であり、
前記入力軸に対して同軸的に設けられる出力軸（７）と、
一端（８ａ）が前記入力軸に固定され、他端（８ｂ）が前記出力軸に固定され、前記入力軸と前記出力軸とに作用する捩じりトルクに応じて弾性変形するトーションバー（８）と、
前記出力軸の回転角度に応じた信号を出力する第３センサ（３０）と、をさらに備え、
前記電子制御部は、前記第１センサの出力信号および前記第２センサの出力信号から検出した前記入力軸の真の操舵角と、前記第３センサの出力信号とを比較し、操舵トルクを算出する、請求項１または２に記載の物理量検出装置。
【請求項４】
前記電子制御部は、前記第１センサの出力信号および前記第２センサの出力信号から検出した前記入力軸の真の操舵角から、前記第１センサの信号および前記第２センサの信号から検出した前記入力軸の操舵角と前記出力軸の操舵角とが同一と仮定したときの前記第３センサの出力信号を前記第３センサの期待値として算出し、前記第３センサの実際の出力信号と前記第３センサの期待値との差角から操舵トルクを算出する、請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項５】
前記第３センサは、前記出力軸に設けた金属ターゲット（３１）および前記車体側に設けた励磁検出コイル（３３）を有し、電磁誘導の原理を用いて前記出力軸の回転角度に応じた信号を出力するインダクティブセンサである、請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項６】
前記第１センサおよび前記第３センサのうち一方のセンサが有する前記金属ターゲットの羽根の数は、他方のセンサが有する前記金属ターゲットの羽根の数の整数倍を除く数である、請求項５に記載の物理量検出装置。
【請求項７】
前記第１センサおよび前記第３センサのうち前記金属ターゲットの羽根の数が少ない方のセンサが有する羽根の数は、前記第１センサおよび前記第３センサのうち前記金属ターゲットの羽根の数が多い方のセンサが有する羽根の数の２分の１より多い、請求項６に記載の物理量検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出装置に関するものである。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、車両のステアリングホイールの操舵に関する物理量（即ち、操舵角、操舵トルク等）を検出する物理量検出装置が知られている。
特許文献１に記載の装置は、車両のステアリングホイールに連動して回転するロータ部の外周面に互いに歯数の異なる第１伝達ギヤ部と第２伝達ギヤ部を設け、その第１伝達ギヤ部に噛合う第１出力ギヤと、第２伝達ギヤ部に噛合う第２出力ギヤとを備えている。そして、この装置は、第１出力ギヤに設けた磁気センサの出力信号と、第２出力ギヤに設けた磁気センサの出力信号との差を算出することで、ロータ部における３６０°以上（例えば０～１４４０°）の操舵角を検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第４５６２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置は、ロータ部の外側に第１出力ギヤと第２出力ギヤといった２個のギヤを備えているので、体格が大型化している。また、特許文献１に記載の装置は、第１出力ギヤに設けた磁気センサの出力信号と、第２出力ギヤに設けた磁気センサの出力信号がいずれも、ギヤのバックラッシュの影響を大きく受けるので、操舵角の検出精度が低いという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、検出精度を向上し、且つ、体格を小型化した物理量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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明によると、車両のステアリングホイールの操舵に関する物理量を検出する物理量検出装置は、軸部材（１）、第１センサ（１０）、メインギヤ（２）、サブギヤ（３）、第２センサ（２０）および電子制御部（４）を備える。軸部材は、ステアリングホイールに連動して回転する。第１センサは、軸部材に設けた金属ターゲット（１１）および車体側に設けた励磁検出コイル（１３）を有し、電磁誘導の原理を用いて軸部材の回転角度に応じた信号を出力する。メインギヤは、軸部材に設けられる。サブギヤは、メインギヤに噛合する。第２センサは、サブギヤの回転角度に応じた信号を出力する。電子制御部は、第１センサの信号から算出した操舵角と第２センサの信号から算出した操舵角との差が所定の閾値より大きい場合、第１センサの信号から算出した操舵角を、第２センサの信号から算出した操舵角に近づけるように補正し、ステアリングホイールの真の操舵角を検出する。
【０００７】
これによれば、軸部材の回転角度に応じた信号を電磁誘導の原理を用いて出力する第１センサは、高精度であるが、ノイズ等の誤差要因により金属ターゲットの羽根の電気角分の誤検知を発生することがある。一方、サブギヤの回転角度に応じた信号を出力する第２センサは、メインギヤとサブギヤとのバックラッシュに対する許容量が大きく、精度が低いが、サブギヤの回転の回数に関わるような大きな誤検知を発生することが無い。そこで、第１センサの信号から算出した操舵角と第２センサの信号から算出した操舵角とを比較し、第１センサの信号から算出した操舵角に誤検知が生じているか否かを閾値判定する。そして、第１センサの信号から算出した操舵角に誤検知が生じている場合、その第１センサの信号から算出した操舵角を、第２センサの信号から算出した操舵角を基準として補正する。具体的には、第１センサの信号から算出した操舵角を、誤検知した羽根の数に相当する電気角分、第２センサの信号から算出した操舵角に近づけるように補正する。これにより、物理量検出装置は、真の操舵角を高精度に検出できる。また、この検出方法によりバックラッシュに対する許容量が大きくなるので、ギヤを小型化することが可能となる。したがって、物理量検出装置は、検出精度を向上し、且つ、体格を小型化できる。
さらに、この物理量検出装置は、バックラッシュに対する許容量が大きくなるので、メインギヤとサブギヤの歯数と、第１センサの有する金属ターゲットの羽根の数において選択可能な組み合わせを増やすことができる。
【０００８】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態に係る物理量検出装置において操舵角の検出方法を説明するための説明図である。
第１実施形態に係る物理量検出装置の分解斜視図である。
第１実施形態に係る物理量検出装置において軸部材の軸心に沿った断面図である。
軸部材の機械角に対する、第１センサの出力信号と、第２センサの出力信号との関係を示すグラフである。
第１センサから算出した操舵角を補正する方法を説明するためのグラフである。
第２実施形態に係る物理量検出装置において操舵トルクの検出方法を説明するための説明図である。
第２実施形態に係る物理量検出装置の分解斜視図である。
第２実施形態に係る物理量検出装置において軸部材の軸心に沿った断面図である。
入力軸の機械角に対する、第１センサおよび第２センサの出力信号により検出した入力軸の操舵角を示すグラフである。
出力軸の機械角に対する、入力軸の操舵角から算出した第３センサの期待値と、第３センサの実際の出力信号との関係を示すグラフである。
比較例の物理量検出装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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