专利名称：舵角传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测搭载在汽车等车辆上的转向装置的旋转角度的舵角传感器。
背景技术：
在迄今为止公知的舵角传感器(下面，适当地称之为“以往的舵角传感器”)中，有专利文献1所公开的舵角传感器。以往的舵角传感器构成为包含有与转向轴联动旋转的第一齿轮、以及与该第一齿轮联动的且以比第一齿轮快的速度旋转的第二齿轮。凡是舵角传感器，包括以往的舵角传感器，要求其能够高精度地检测出转向轴的旋转角度，作为其实现手段，是在以往的舵角传感器上设置与第一齿轮啮合的第三齿轮。
(专利文献1日本特开2004-198287号公报(参照第0016段、图3))但是，众所周知，为了使成对的齿轮圆滑地毫不勉强地旋转，需要在齿轮之间保持齿隙(游隙)。在这里，考虑了在使转向装置例如处于向顺时针方向旋转规定角度的状态下，使其向逆时针方向旋转，即使其反转的情况。作为更具体的例子，将上述反转时的角度设置在钟表的三点钟的位置。假想以下一种状态，即使转向装置沿顺时针方向旋转，在经过一点、两点的位置到达三点的位置时使其停止旋转，欲使其从所停止的三点的位置向反方向的一点方向旋转时的状态。在经过一点旋转到三点的期间，由于上述第一齿轮(与转向装置联动)的齿与第二齿轮的齿处于接触的状态，所以两齿轮之间的齿隙不存在问题。这是因为第二齿轮响应第一齿轮的旋转并与之联动旋转。另一方面，使其反转而朝向一点方向时的第二齿轮没有立即开始响应第一齿轮的旋转。第二齿轮仅延迟上述齿隙的量，而后响应第一齿轮。即，虽然若使转向装置从三点的位置向一点的方向反转则第一齿轮也响应于此而反转，但是，例如夸张地表现的话，在转向装置没有到达两点的位置时，与第一齿轮啮合的第二齿轮不会开始旋转。这就是因齿隙而产生的旋转延迟，也就是说，旋转的偏移。这种必然产生的旋转偏移会对高精度地检测转向轴的旋转角度产生妨碍。在用于减小齿隙的已知的方法中，例如有将两个齿轮重叠，使其中一个在旋转方向上偏移来进行调整的方法，以及将斜齿轮等带有螺旋的齿轮分割成两个，使其中一个在旋转方向上偏移来进行调整的方法等。但是，随着配置在车辆这一有限空间内的转向装置构造的复杂化，对舵角传感器的轻、薄、短、小的要求非常高。因此，为防止齿隙而将用于测定转向角度的齿轮制成两个重叠的结构等方法，由于会导致舵角传感器的大型化，一般是不可能的。本发明要解决的课题是提供一种尽可能地维持小型且精度高的舵角传感器。即，在具有成对的齿轮的舵角传感器中，提供一种通过消除因存在于齿轮间的齿隙所造成的检测误差来避免大型化、且精度高的舵角传感器。
发明内容
为了解决上述课题而进行开发的发明人考虑到，如果想通过修正来补偿因齿隙造成的从动齿轮的旋转延迟的量，则要使主动齿轮(转向轴)的旋转角度的检测精度更高。这样一来，由于不必改变齿轮或者齿轮的周边构造，所以避免了舵角传感器的大型化。本发明是从上述观点出发而得到的。其构成的详细内容在下面进行说明。另外，在任一技术方案中所记载的发明的说明中所进行的术语的定义等，在其性质上可能的范围内也能够应用到其他的技术方案中所记载的发明的说明中。
(技术方案一所述发明的特征)本发明技术方案一所述的舵角传感器(以下，将其适当地称为“技术方案一的舵角传感器”)构成为，包含与转向轴联动并进行可逆旋转的主动齿轮；与该主动齿轮啮合并从动旋转的从动齿轮；用于测定该从动齿轮的旋转角度的测定机构；用于根据该测定机构的测定结果、运算转向轴的旋转角度的运算装置。虽然主动齿轮和从动齿轮的关系一般是，为了容易进行检测而使作为被检测体的转向轴的旋转减速，即，使从动齿轮的齿数少于主动齿轮的齿数，但是，以与上述相反的方式构成也没有问题。在这里，至少在主动齿轮和从动齿轮之间存在齿隙。虽然对测定机构的构造没有限定，但也存在着测定机构自身具有与从动齿轮一体旋转的齿轮(齿轮组)，或进一步具有与该齿轮(齿轮组)啮合的齿轮(齿轮组)的情况。在该情况下，在啮合的齿轮彼此之间也存在齿隙。在技术方案一的舵角传感器中，设置能够存储修正值的存储构件，该修正值用于修正反转时的因齿隙而产生的相对于该主动齿轮的该从动齿轮的旋转延迟。作为存储构件，除了例如ROM(Read Only Memory)或RAM(Randam Access Memory)等的半导体存储器件那样的主动部件外，还有可变电阻器那样的被动部件，或将主动部件和被动部件组合的混合部件。运算装置例如可以通过CPU(Central Processing Unit)或MPU(Micro Processing Unit)等构成。该运算装置构成为，可以通过根据存储在该存储构件中的修正值对该测定机构的测定结果进行修正来运算该转向轴的旋转角度。
通过采用技术方案一的舵角传感器，主动齿轮与作为被检测体的转向轴的旋转相联动进行可逆旋转。主动齿轮的旋转被传递到与其啮合的从动齿轮。从动齿轮成为测定机构的测定对象。测定机构的测定结果被传输到运算装置，与后述的修正值一起在这里作为运算对象。另一方面，在转向轴从一个方向的旋转向另一个方向反转时，由于该反转，产生因存在于主动齿轮和从动齿轮之间的齿隙所造成的该从动齿轮相对于该主动齿轮的旋转延迟。在通过运算装置进行运算时，从动齿轮的旋转延迟由运算装置从存储装置读取的修正值进行修正，这样，舵角传感器输出的旋转角和转向轴实际的旋转角完全或基本上一致。由此可实现检测转向轴的旋转角的高精度化。在主动齿轮和从动齿轮的关系中，由于没有设置用于防止齿隙的特殊的机械机构，所以与以往的舵角传感器相比，不会大型化。另外，修正值虽然可以是根据主动齿轮以及从动齿轮等的构造进行计算得到的值，但是，优选是以在使两齿轮旋转时实测的齿隙为基础的值。这是因为，齿轮也是机械部件，可以说在公差的范围内也有尺寸的偏差，因此，为了应对这样的尺寸偏差，还是实测更为妥当。而且，例如在测定机构也具有齿轮的情况下，由于其具有的齿轮的齿隙的量也必须通过计算求出，非常复杂，所以与复杂的计算相比，还是实测要更为简单。另外，不可否认，齿轮及其周边机构因磨损而年久变化，所以也可以例如每隔一定时期要再次实测齿隙，根据该实测值来更新所存储的修正值。
(技术方案二所述发明的特征)在本发明技术方案二所述的舵角传感器(以下，将其适当地称为“技术方案二的舵角传感器”)中，在具有技术方案一的舵角传感器的基本构成的基础上，上述测定机构构成为，至少包含与上述从动齿轮一体旋转的测定用小直径齿轮，以及与该测定用小直径齿轮啮合并从动旋转的测定用从动齿轮，在上述存储构件中存储的修正值设定为包含测定用修正值，该测定用修正值用于修正反转时的因齿隙而产生的相对于该测定用小直径齿轮的该测定用从动齿轮的旋转延迟。
通过采用技术方案二的舵角传感器，在技术方案一的舵角传感器的作用效果的基础上，将存在于测定机构所具有的测定用小直径齿轮和测定用从动齿轮之间的齿隙也作为修正对象。即，在测定机构本身包含成对的齿轮的情况下，可以通过对这样的存在于齿轮之间的齿隙量的旋转延迟进行修正，来防止由于使用齿轮所造成的精度降低，可以维持舵角传感器的高精度。
(技术方案三所述发明的特征)在本发明技术方案三所述的舵角传感器(以下，将其适当地称为“技术方案三的舵角传感器”)中，在具有技术方案一或技术方案二的舵角传感器的基本构成的基础上，在上述运算装置上设置可导入外部数据的接口，其构成为，在使该主动齿轮替代转向轴与测定用轴联动时，可以将从设置在该测定用轴上的编码器得到的该测定用轴的旋转角度数据从该接口导入该运算装置，该运算装置构成为，能够根据所导入的该旋转角度数据和上述测定机构的测定结果来运算上述修正值。
通过采用技术方案三的舵角传感器，在技术方案一或技术方案二的舵角传感器的作用效果的基础上，还可以至少实测修正值，即用于对反转时的因齿隙所造成的从动齿轮相对于主动齿轮的旋转延迟进行修正的修正值。除了从动齿轮相对于主动齿轮产生旋转延迟的情况，在测定机构具有齿轮机构(例如，与技术方案2的舵角传感器所具有的测定用小直径齿轮及与之啮合并从动旋转的测定用从动齿轮)的情况下、因该齿轮机构的齿隙或是存在产生旋转延迟的其他原因的情况下，可以得到与这些齿隙或原因相适应的修正值。虽然通过计算求出修正值在理论上可行，但与该理论上的修正值相比，还是实测修正值能更迅速且正确地求出修正值。而且，上述的齿轮机构因使用环境和使用频度等不同会因为使用产生磨损等的年久劣化，所以例如若构成为能够在汽车的车检时根据再测量对修正值进行更新，则能够使舵角传感器进行的舵角检测更正确。
(发明的效果)通过采用本发明的舵角传感器，由于根据预先存储在存储构件中的修正值对测定机构得到的从动齿轮的测定结果进行修正，所以能够使存在于主动齿轮和从动齿轮之间的齿隙完全或基本上一致。即，实现舵角传感器的高精度化。而且，因为没有必要在主动齿轮和从动齿轮及其周边设置用于抑制两齿轮之间的齿隙的特别的机构，所以能够有效地抑制舵角传感器的大型化。
图1是用于表示舵角传感器大致安装位置的立体图。
图2是舵角传感器的俯视图。
图3是图2所示的舵角传感器的拆下了支承基板的状态的俯视图。
图4是舵角传感器的分解立体图。
图5是图2所示的舵角传感器的沿A-A的剖视图。
图6是表示舵角传感器的电气构成的方框图。
图7是表示微信号的曲线图。
图8是表示粗信号的曲线图。
图9是表示修正顺序的程序方框图。
图10是用于说明齿隙的图。
图11是表示图6所示的电气构成的变形例的图。
图12是表示修正前后的转向角度的图表。
具体实施例方式
下面，参照各附图对用于实施本发明的最佳方式(以下称为“本实施方式”)进行说明。图1是用于表示舵角传感器大致的安装位置的立体图。图2是舵角传感器的俯视图。图3是图2所示的舵角传感器的拆下了支承基板的状态的俯视图。图4是舵角传感器的分解立体图。图5是图2所示的舵角传感器的沿A-A的剖视图。另外，图5所示的旋转环以及固定环不是剖面而是表示其侧面。图6是表示舵角传感器的电气构成的方框图。图7是表示微信号的曲线图。图8是表示粗信号的曲线图。图9是表示修正顺序的程序方框图。图10是用于说明齿隙的图。图11是表示图6所示的电气构成的变形例的图。图12是表示修正前后的转向角度的图表。另外，图6所示的符号105表示在使用时安装在舵角传感器上的转向轴，图11所示的符号105’表示安装在舵角传感器上的测定用轴。
(舵角传感器的设置位置)参照图1对舵角传感器的设置位置的一个例子进行说明。如图1所示，舵角传感器1一般被内置在附属于车辆的方向盘101的转向柱103中。在方向盘101上，固定着与方向盘101一体旋转的转向轴105(参照图4)。舵角传感器1是用于检测转向轴105的旋转角度的传感器，其以自身虽不旋转，但后述的旋转环7与转向轴105一体旋转的方式构成。
(舵角传感器的概略构造)参照图2至5，对舵角传感器的概略结构进行说明。舵角传感器1具有合成树脂制成的壳体3，壳体3构成舵角传感器1的主要外观。壳体3大致由底部3a和从底部3a的周缘立起的周壁部3b构成。壳体3可根据例如内置齿轮的尺寸或数量等内部结构的不同或安装舵角传感器1的安装环境等外部结构的不同等被形成为各种形状，该壳体3在其厚度方向具有用于使转向轴105贯穿的轴孔4。轴孔4为圆形，在其周缘上形成有从底部3a与周壁部3b平行地立起的环状的内侧肋3c、以及在内侧肋3c的外侧立起的同样呈环状的外侧肋3d。外侧肋3d形成为其一部分被切去的形状，因切口而开放的外侧肋3d的一端和周壁部3b及开放的外侧肋3d的另一端和周壁部3b分别通过连结肋3e和连结肋3f连结在一起。而且，在连结肋3e和连结肋3f之间，还形成有连结外侧肋3d和周壁部3b的连结肋3g、3h。连结肋3e、3f、3g、3h的任意一个都形成为与外侧肋3d相同的高度。连结肋3e、3f、3g、3h与外侧肋3d等相辅相成，担负着加强壳体3并从下方支承载置于其上的支承基板5的任务，以及在壳体3的底部3a和支承基板5之间、形成能够收容后述的从动齿轮12等的空间(被连结肋3e、连结肋3f以及周壁部3b包围的空间)的任务等。另外，符号3j、3k表示为了能将舵角传感器1安装到规定位置而从壳体3向侧方(相对于周壁部3b为垂直方向)突出的安装突片。符号3p表示与壳体3一体成型而形成的收容体，该收容体为了进行搭载于支承基板5的电子部件(省略图示)等与外部的电连接而收容连接销(省略图示)。
为了有效利用壳体3的内部，支承基板5形成为大致占据内部的形状(大小)。因此，支承基板5形成为比壳体3略小的大致相似的形状。在支承基板5上，贯穿形成有圆形的支承孔5h，在将支承基板5收容到壳体3内时，该支承孔5h与轴孔4成为同心。将支承孔5h形成为，直径比轴孔4大，并且其周缘为了能够从下方被支承而形成为可载置在壳体3的外侧肋3d以及连结肋3e、3f上。若将支承基板5载置在外侧肋3d等上，则在支承基板5的支承孔5h的周缘和壳体3的内侧肋3c之间(内侧肋3c和外侧肋3d之间)存在着俯视时可见的环状空间10(参照图3)。如图4以及5所示，支承基板5具有与壳体3的底部3a相对的相对面5a(面向图5时为右侧的面)以及成为相对面5a的相反侧的面的安装面5b。在支承基板5上，除了安装面5b所包含的支承孔5h周边的区域外，适合搭载包括图6所示的零件的各种电子零件。
根据图2至5，对旋转环7进行说明。旋转环7是通过一体成型合成树脂而形成的具有中空部7h的环状的部件，大致由环状凸缘部7a和从环状凸缘部7a的一侧的面立起的环状壁部7b构成。环状壁部7b与环状凸缘部7a同心状地形成，由于其从环状凸缘部7a立起，所以其外径比环状凸缘部7a的外径小。旋转环7上形成有向中空部7h侧突出的阶梯部7c(参照图4)。阶梯部7c的主要作用是防止在向旋转环7嵌入后述的固定环9时的脱落。固定环9是用于使转向轴105和旋转环7可逆地联动旋转的固定部件，其被构成为可介于两者之间且相对于两者可自由拆装。在环状壁部7b的从环状凸缘部7a所看到的前端部外周面上，形成有用于使旋转环7作为主动齿轮发挥功能的齿轮部7g。环状壁部7b以及主动齿轮7g被构成为可插入位于支承基板5的支承孔5h周缘与壳体3的内侧肋3c之间的环状空间10。当然，插入到环状空间10的环状壁部7b以及主动齿轮7g能够相对于支承孔5h周缘(外侧肋3d)和内侧肋3c同样地在圆周方向旋转。
(从动齿轮·测定机构的构造)参照图3至7对从动齿轮和测定机构进行说明。从动齿轮12被设置成能够以从壳体3的底部3a立起的支承销12p(参照图3)为轴旋转，并且能够与主动齿轮7g啮合。本实施方式中的主动齿轮7g和从动齿轮12的加速比大致设定为1∶3左右。
测定机构15大致由测定用小直径齿轮17、与测定用小直径齿轮17啮合并从动旋转的测定用从动齿轮19、与测定用从动齿轮19同轴一体旋转的圆盘磁铁21(参照图3、图6)、包含有用于检测圆盘磁铁21的磁场的霍尔元件33、35的检测电路31构成。霍尔元件33以及霍尔元件35为检测旋转的圆盘磁铁21所产生的磁场，被配置在以圆盘磁铁21(测定用从动齿轮19)的中心为共同的中心的圆周上大致错开90度的位置上。测定用小直径齿轮17与从动齿轮12同轴一体设置，被构成为能够以支承销12p为轴与从动齿轮12一体旋转。从测定机构15得到的信号是表示转向轴105在0度～360度的范围内的角度的信号，一般也称为微信号。另外，微信号检测也可以通过借助上述机构的方式以外的检测方式来进行，作为那样的检测方式，例如有使用MR元件、可变电阻器的方式。
如图6所示，除上述的霍尔元件33以及霍尔元件35外，检测电路31的构成还包含角度转换电路37、MPU39、重置IC41、E2PROM43、CAN收发设备44以及多旋转检测机构45。角度转换电路37是用于将从霍尔元件33、35得到的相位不同的检测信号转换为角度的电路(参照图7)。MPU39是除了对舵角传感器1整体进行控制外，还具有作为后述的运算装置的功能的控制装置。重置IC41是用于防止MPU39失控的IC。E2PROM43是作为存储构件用于存储后述的修正值的装置。CAN收发设备44担当着将表示转向轴105的旋转角的信号向外部输出的通信功能。多旋转检测机构45是用于检测转向轴105(参照图4)向哪个方向(顺时针方向、逆时针方向)旋转多少圈的检测部件或检测机构等，虽然只要可进行那样的检测对所采用的部件或机构没有任何限制，但由于期望比较低廉的价格以及稳定的动作，在本实施方式中采用了电位计。电位计通过旋转输出与其旋转角大致成比例的信号。多旋转检测机构45输出的信号一般也被称为粗信号。本实施方式中的多旋转检测机构45的输出信号显示出如图8所示那样的大致直线形的特性。即，本实施方式中的转向轴105如后所述被构成为旋转4圈，但在该旋转4圈的期间多旋转检测机构45旋转一圈。多旋转检测机构45的旋转没有必要一定被限制为一圈，也可以构成为根据情况旋转数圈。多旋转检测机构45在其周围具有齿轮部45g，可通过以下所述的机构使之旋转。即，首先，虽然测定用从动齿轮19的旋转如已经说明的那样，但在测定用从动齿轮19上，设置与其同轴一体旋转的传递用小直径齿轮20。因为传递用小直径齿轮20位于图3所示的测定用从动齿轮19的里侧，所以在该图中用虚线表示。传递用小直径齿轮20构成为，作为主动轮与被支承销23p以可旋转的方式支承的中间大直径齿轮23啮合并使其旋转。作为传递用小直径齿轮20的从动轮而旋转的中间大直径齿轮23使与其同轴一体的中间小直径齿轮25一体旋转，中间小直径齿轮25使与其啮合的齿轮部45g，即多旋转检测机构45旋转。将由上述结构输出的粗信号和表示上述0度～360度的范围的角度的微信号(以下，将与微信号相关的旋转称为“微旋转”)组合在一起，由此可以检测转向轴105的旋转角度。
通过具体举例来说明粗信号与微信号的关系。在这里，转向轴105可沿顺时针、逆时针各旋转720度(-720度～+720度)。从顺时针旋转终端到逆时针旋转终端要旋转4.0圈(720度×2÷360度)。而且，将上述4周旋转中的一周旋转中的旋转角度(微旋转的旋转角度)设为例如顺时针15度(+15度)。若有微信号，则可获知转向轴105处于旋转至+15度的状态，但无法获知该+15度是上述4周旋转中的哪一周旋转中的微旋转+15度。无论是4周旋转中的第一周的旋转的360度中的微旋转+15度，还是同样的第二周旋转的360度中的微旋转+15度，都没有区别。因此，通过将粗信号和微信号组合，就能够正确地判断4周旋转中的任何一周旋转中是多少度的微旋转。
(旋转角度的修正)
如上所述，虽然通过一并使用微信号和粗信号可以检测转向轴105的旋转角度，但为了进一步提高检测精度，在本实施方式中，将用于补偿因齿轮的齿隙而导致的旋转延迟(旋转偏移)的量的修正加到通过测定机构15得到的微信号(检测结果)上。这是因为在主动侧齿轮的反转时，齿隙成为从动侧齿轮旋转延迟的原因。对于从动侧齿轮的旋转延迟，已经在前述的发明要解决的课题一栏中进行了说明。在增加修正时，首先，进行存在于主动齿轮7g与从动齿轮12之间的齿隙(齿隙B1)量的修正，同时，在本实施方式中，因为测定机构15中使用齿轮，所以也要进行存在于测定用小直径齿轮17与测定用从动齿轮19之间的齿隙(齿隙B2)量的修正。若测定机构15不使用齿轮，则当然没有必要考虑齿隙B2。由于齿隙B1和齿隙B2均可以在设计阶段把握，所以相应能够算出应补偿的值，即修正值，但由于存在着零件的不一致和磨损等，所以在本实施方式中，根据实测来决定修正值。
(修正值的实测及注册顺序)参照图10以及图11对用于补偿齿隙B1以及齿隙B2的修正值的实测及注册顺序进行说明。图11所示的方框图与图6所示的方框图基本上没有区别。不同之处在于，在图11中示出了在图6所示的方框图中未必需要的测定用轴105’和MPU39的接口39a。
实测首先从将测定用轴105’取代转向轴105安装到舵角传感器1(旋转环7即主动齿轮)上开始的(参照图11)。虽然也可以在将舵角传感器1安装于真车的转向轴的状态下进行实测，但将测定用轴105’安装到作为实测对象的舵角传感器1上来进行的实测能够更简单地进行。这是因为，在将舵角传感器1安装到真车而进行的实测中，转向轴以外的部件成为障碍，安装变得非常复杂，而若是通过测定用轴进行的实测，由于不存在妨碍的部件，这部分可以简化实测作业。测定用轴105’采用比转向轴105短的部件便可以满足需要，这也是优点之一。在测定用轴105’上安装有可测量其旋转角度的编码器111。编码器111所测量的测定用轴105’的旋转角度数据可通过接口39a导入到MPU39。
下面，说明齿隙的注册顺序。在以下的说明中，所谓齿隙在没有特别指出的情况下指的是旋转角度的齿隙(度)。在进行测定用轴105’的安装并将编码器111的输出端子连接到MPU39的接口39a后，进行基准位置的设定。在这里，将测定用轴105’的逆时针方向旋转和顺时针方向旋转的中点附近(在图10(a)中用黑点表示)设定为基准位置。确定基准位置后，将该位置的编码器111的测定角度θeo和测定机构15的测定角度θso临时注册到MPU39内。也可以构成为，在设定上述基准位置时，将编码器111以及测定机构15的各自的旋转角度的读数重置为0(零)度然后临时注册。以下，为了便于说明，对按上述顺序将编码器111以及测定机构15的读数重置为O(零)度的情况进行说明。在进行临时注册后，使测定用轴105’向左方向(逆时针旋转方向)旋转直至转尽。转尽的状态例如是图10(b)所示的状态。转尽时的编码器111指示的测定用轴105’的旋转角表示-720度(-360×2)。此时，为了便于说明角度，根据需要将其记为-720度。另一方面，因为在作为主动齿轮的旋转环7与从动齿轮12之间存在着在图10(a)中以α表示的齿隙(即齿隙B1)，所以，相对于编码器111指示的旋转角θeL为-720度，测定机构15指示的旋转角度θsL显示为(-720度+α)。也就是说，测定机构15指示出仅比编码器111所指示的旋转角小α度的旋转角度。将该齿隙α度临时注册在MPU39内。该齿隙α度成为在测定用轴105’与测定机构15之间产生的测定误差。
在这里，在说明注册顺序时，将与图10(a)所示状态下的齿轮之间径向(圆周方向)的旷量相当的α度直接作为齿隙α度来进行说明，这是为了便于说明，实际上也存在例如轴向的旷量等。在该情况下的上述轴向旷量等也影响旋转角度的偏移，其结果为，轴向旷量等被记入测定机构15的旋转角度θsL。即，也存在着在旋转角度θsL中含有径向旷量以外的要素的情况。一般地，测定机构15指示的旋转角度θsL和编码器111指示的旋转角θeL的差与上述齿隙α度相当。另外，在本实施方式中，由于测定机构15本身含有齿轮机构，所以该齿轮机构中的齿隙也成为测定误差的原因，但由于齿隙和测定误差的因果关系与以上所述相同，所以省略对该齿轮机构中的齿隙的说明。另外，从同样的主旨出发，继续对作为由该齿轮机构所进行的没有测定误差的情况进行后面的说明。
在前两项中，说明了在将测定用轴105’从中点向逆时针方向转尽时测定齿隙并将其注册到MPU39内的顺序。虽然仅通过利用基于该单方向转尽进行的测定所得到的齿隙值，就足以求出用于修正旋转延迟的修正值，但也可以采用在逆时针方向上加上顺时针方向的转尽测定的测定手法，即可采用基于双方向转尽而进行的测定手法。基于双方向转尽的测定手法在将基准位置设定在中点附近这一点上与基于单方向转尽的测定手法相同，但该方法是对于逆时针方向转尽和顺时针方向转尽的每一个求出齿隙并将它们平均的手法。为了对其进行说明，一并参照图9的程序方框图。
首先，进行基准位置的设定。基准位置可以设定在任意的位置，本实施方式中将其设定在逆时针方向旋转和顺时针方向旋转的中点。分别将编码器111的测定角度θe(省略图示)和此时的测定机构15的测定角度θs(省略图示)重置为0(零)度。通过该重置，完成基准位置的设定(S1)。在基准位置的设定完成后，使测定用轴105’向逆时针方向(图10中的左转方向)旋转直至转尽(S3)。至此，与前面阐述的基于单方向转尽的测定手法相同。使在逆时针方向转尽的测定用轴105’向与转尽的方向相反的方向即顺时针方向(图10中的右转方向)旋转，返回编码器111的测定角度θe显示为0(零)度的位置(中点附近)，即，返回到基准位置(S5)。在测定用轴105’处于该测定角度θe为0(零)度的位置时，测定机构15指示的测定角度θs’为逆时针方向齿隙α1(省略图示)。将齿隙α1临时注册到MPU39内(S7)。
在临时注册完成后，使测定用轴105’进一步向顺时针方向旋转并转尽(S9)，在转尽时使之反转，直至返回到编码器111的测定角度θe显示为0(零)度的位置(中点附近)(S11)。在返回结束时，测定机构15指示的测定角度θs”(省略图示)为顺时针方向齿隙α2(省略图示)。齿隙α2是与齿隙α1的反方向的齿隙。将求出的齿隙α2也临时注册到MPU39内(S13)。接着，运算临时注册到MPU39内的齿隙α1和上述齿隙α2的平均值(S15)，将运算结果作为最终的修正值注册(存储)到E2PROM43(S17)。至此，结束修正值的设定。然后，通过拆下测定用轴105’，得到可以安装于真车的舵角传感器1。另外，上述的实测顺序是先进行逆时针方向的旋转、后进行顺时针方向的旋转，但以与上述相反的顺序进行也没有问题。
对于更新实际使用的舵角传感器的修正值，可以通过将上述的测定用轴105’安装在从真车的转向轴105上拆下的舵角传感器1上，按照上述的顺序求出修正值，将求出的修正值写入以往的修正值来进行。
(舵角传感器的作用效果)通过采用至此说明的舵角传感器1，可产生下述作用效果。如图4所示，安装在真车的转向柱103(参照图1)内的舵角传感器1安装在转向轴105上。转向轴105与图1所示的方向盘101一体地可逆旋转。在这里，若使方向盘101向任意一个方向旋转，则与其相伴，转向轴105也旋转。转向轴105的旋转使得图6所示的旋转环(主动齿轮)7可逆旋转。旋转环7的旋转被传递到与其啮合的从动齿轮12。从动齿轮12成为测定机构15的测定对象。测定机构15的测定结果被传送到作为运算装置的MPU39，与注册在E2PROM43中的修正值一起成为此时的运算对象。另一方面，在转向轴105从一个方向的旋转向另一个方向反转时，由于该反转，产生了因存在于旋转环7和从动齿轮12之间的齿隙所造成的从动齿轮12相对于旋转环7的旋转延迟。从动齿轮12的旋转延迟在通过MPU39进行运算时，被MPU39通过从作为存储装置的E2PROM43读取的修正值而修正，这样，舵角传感器1输出的旋转角和转向轴105的实际的旋转角完全或基本上一致。图12所示的实线表示转向轴105的实际的旋转角，同图中的虚线表示测定机构15输出的旋转角。实线和虚线之间的偏移是因齿隙而产生的旋转环7(转向轴105)和从动齿轮12之间的旋转偏移。其通过基于修正值的修正成为双点划线表示的旋转角。通过修正，双点划线所示的旋转角与实线所示的转向轴105的旋转角基本上一致。由此，实现了转向轴105的旋转角检测的高精度化。
权利要求
1.一种舵角传感器，包含与转向轴联动并进行可逆旋转的主动齿轮；与该主动齿轮啮合并从动旋转的从动齿轮；用于测定该从动齿轮的旋转角度的测定机构；用于根据该测定机构的测定结果、运算转向轴的旋转角度的运算装置，其特征在于，设置能够存储修正值的存储构件，所述修正值用于修正反转时的因齿隙而产生的相对于所述主动齿轮的所述从动齿轮的旋转延迟，所述运算装置构成为，可以通过根据存储在该存储构件中的修正值对该测定机构的测定结果进行修正、来运算转向轴的旋转角度。
2.如权利要求1所述的舵角传感器，其特征在于，所述测定机构构成为，至少包含与所述从动齿轮一体旋转的测定用小直径齿轮、以及与该测定用小直径齿轮啮合并从动旋转的测定用从动齿轮，在所述存储构件中存储的修正值设定为包含测定用修正值，该测定用修正值用于修正反转时的因齿隙而产生的相对于该测定用小直径齿轮的该测定用从动齿轮的旋转延迟。
3.如权利要求1或2所述的舵角传感器，其特征在于，在所述运算装置上设置可导入外部数据的接口，其构成为，在使该主动齿轮替代转向轴与测定用轴联动时，可以将从设置在该测定用轴上的编码器得到的该测定用轴的旋转角度数据从该接口导入该运算装置，该运算装置构成为，能够根据所导入的该旋转角度数据和所述测定机构的测定结果来运算所述修正值。
全文摘要
本发明提供一种高精度的舵角传感器。设置能够存储修正值的存储构件(43)，该修正值用于修正转向轴(105)反转时的因齿隙而产生的相对于主动齿轮(7g)的该从动齿轮的旋转延迟，运算装置(39)构成为，可以通过根据存储在该存储构件中的修正值对测定机构(15)的测定结果进行修正，来运算转向轴的旋转角度。由于是根据修正值对测定机构进行的从动齿轮的测定结果进行修正，所以能够使存在于主动齿轮和从动齿轮之间的齿隙完全或基本上一致。即，实现舵角传感器的高精度化。
文档编号G01B21/22GK1962341SQ200610137189
公开日2007年5月16日 申请日期2006年10月23日 优先权日2005年11月8日
发明者松田雅博 申请人:东洋电装株式会社