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      相對角度檢測裝置、旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置、相對角度檢測方法以及旋轉(zhuǎn)角度檢測方法

      文檔序號:6002574閱讀:477來源:國知局
      專利名稱:相對角度檢測裝置、旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置、相對角度檢測方法以及旋轉(zhuǎn)角度檢測方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及相對角度檢測裝置、旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置、相對角度檢測方法以及旋轉(zhuǎn)角度檢測方法。
      背景技術(shù)
      近年來提出了檢測旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度的裝置。例如在專利文獻(xiàn)I中,描述了如下構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置。即,專利文獻(xiàn)I所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置具有具備雙極磁鐵的磁鐵轉(zhuǎn)子和檢測來自磁鐵轉(zhuǎn)子的磁通方向的傳感器器件,其中,傳感器器件具有由多個磁阻效應(yīng)元件構(gòu)成的磁感應(yīng)面,傳感器器件相對于磁鐵轉(zhuǎn)子被設(shè)置成,使得磁通與磁感應(yīng)面交叉,且磁感應(yīng)面內(nèi)垂直的磁通密度成分彼此的振幅大小相等。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2009-25319號公報(bào)

      發(fā)明內(nèi)容
      發(fā)明所要解決的課題作為檢測彼此同軸配置的2個旋轉(zhuǎn)軸的相對旋轉(zhuǎn)角度的裝置,可考慮如下結(jié)構(gòu)在2個旋轉(zhuǎn)軸中的任意一個旋轉(zhuǎn)軸上安裝磁鐵,在另ー個旋轉(zhuǎn)軸上安裝檢測磁鐵的磁場的磁場檢測單元。另外,作為檢測以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于外殼的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度的裝置,可考慮如下結(jié)構(gòu)在外殼或旋轉(zhuǎn)體中的任意一方上安裝磁鐵,在另一方上安裝檢測磁鐵的磁場的磁場檢測單元。對于這樣的結(jié)構(gòu)而言,希望的是,即使磁場檢測単元的磁感應(yīng)面內(nèi)垂直的磁場成分彼此的振幅大小不同,也能高精度地檢測相對旋轉(zhuǎn)角度或旋轉(zhuǎn)角度。用于解決課題的手段基于該目的,本發(fā)明提供一種相對角度檢測裝置,其檢測第I旋轉(zhuǎn)軸與第2旋轉(zhuǎn)軸的相對角度,其特征在干,該相對角度檢測裝置具有磁鐵,其設(shè)置于上述第I旋轉(zhuǎn)軸和上述第2旋轉(zhuǎn)軸中的任意ー個旋轉(zhuǎn)軸;第I磁場檢測單元,其設(shè)置于與上述ー個旋轉(zhuǎn)軸不同的另ー個旋轉(zhuǎn)軸,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值;第2磁場檢測單元,其設(shè)置于上述另ー個旋轉(zhuǎn)軸,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值,并且即使處干與上述第I磁場檢測單元相同的磁場中也輸出與該第I磁場檢測單元的輸出值不同的值;校正単元,其根據(jù)上述磁鐵的磁場中彼此垂直的磁場成分的振幅比,對上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測單元的輸出值中的任意一個輸出值進(jìn)行校正;以及運(yùn)算單元,其根據(jù)上述校正単元校正后的上述一個輸出值和與該ー個輸出值不同的另ー個輸出值,運(yùn)算上述第I旋轉(zhuǎn)軸與上述第2旋轉(zhuǎn)軸的相對角度。
      這里,優(yōu)選的是,上述校正単元使用根據(jù)上述磁場成分的振幅比而預(yù)先決定的值進(jìn)行校正?;蛘撸瑑?yōu)選的是,該相對角度檢測裝置還具有決定與上述磁場成分的振幅比對應(yīng)的校正值的決定單元,上述校正單元使用上述決定單元決定的校正值,對上述一個輸出值進(jìn)行校正。另外,優(yōu)選的是,上述決定單元還根據(jù)上述第I磁場檢測單元或上述第2磁場檢測単元所處的環(huán)境的變化來決定上述校正值。另外,優(yōu)選的是,上述決定單元根據(jù)上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測単元的輸出值來決定上述校正值。另外,優(yōu)選的是,上述預(yù)先決定的值或上述校正值是與上述第I旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)半徑方向的磁場成分的振幅和該第I旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向的磁場成分的振幅之間的振幅比對應(yīng)的值。
      根據(jù)另一方面,本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置,其檢測以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于外殼的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度,其特征在干,該旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置具有磁鐵,其設(shè)置于上述旋轉(zhuǎn)體和上述外殼中的任意一個部件;第I磁場檢測單元,其設(shè)置于上述旋轉(zhuǎn)體和上述外殼中與上述一個部件不同的另ー個部件,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值;第2磁場檢測單元,其設(shè)置于上述另ー個部件,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值,并且即使處干與上述第I磁場檢測單元相同的磁場中也輸出與該第I磁場檢測單元的輸出值不同的值;校正単元,其根據(jù)上述磁鐵的磁場中彼此垂直的磁場成分的振幅比,對上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測單元的輸出值中的任意一個輸出值進(jìn)行校正;以及運(yùn)算單元,其根據(jù)上述校正單兀校正后的上述一個輸出值和與該ー個輸出值不同的另ー個輸出值,運(yùn)算上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度。這里,優(yōu)選的是,上述校正単元使用根據(jù)上述磁場成分的振幅比而預(yù)先決定的值進(jìn)行校正?;蛘撸瑑?yōu)選的是,該旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置還具有決定與上述磁場成分的振幅比對應(yīng)的校正值的決定單元,上述校正單元使用上述決定單元決定的校正值,對上述一個輸出值進(jìn)行校正。另外,優(yōu)選的是,上述決定單元還根據(jù)上述第I磁場檢測單元或上述第2磁場檢測単元所處的環(huán)境的變化來決定上述校正值。另外,優(yōu)選的是,上述決定單元根據(jù)上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測単元的輸出值來決定上述校正值。另外,優(yōu)選的是,上述預(yù)先決定的值或上述校正值是與上述第I旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)半徑方向的磁場成分的振幅和該第I旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向的磁場成分的振幅之間的振幅比對應(yīng)的值。另外,根據(jù)另一方面,本發(fā)明提供一種相對角度檢測裝置中的相對角度檢測方法,該相對角度檢測裝置檢測第I旋轉(zhuǎn)軸與第2旋轉(zhuǎn)軸的相對角度,并且該相對角度檢測裝置具有磁鐵,其設(shè)置于上述第I旋轉(zhuǎn)軸和上述第2旋轉(zhuǎn)軸中的任意ー個旋轉(zhuǎn)軸;第I磁場檢測單元,其設(shè)置于與上述ー個旋轉(zhuǎn)軸不同的另ー個旋轉(zhuǎn)軸,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值;以及第2磁場檢測單元,其設(shè)置于上述另ー個旋轉(zhuǎn)軸,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值,并且即使處干與上述第I磁場檢測單元相同的磁場中也輸出與該第I磁場檢測單元的輸出值不同的值,該相對角度檢測方法的特征在于,根據(jù)上述磁鐵的磁場中彼此垂直的磁場成分的振幅比,對上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測單元的輸出值中的任意ー個輸出值進(jìn)行校正,根據(jù)校正后的上述ー個輸出值和與該ー個輸出值不同的另ー個輸出值,運(yùn)算上述第I旋轉(zhuǎn)軸與上述第2旋轉(zhuǎn)軸的相對角度。另外,根據(jù)另一方面,本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置中的旋轉(zhuǎn)角度檢測方法,該旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置檢測旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度,并且該旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置具有磁鐵,其設(shè)置于外殼以及以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于該外殼的上述旋轉(zhuǎn)體中的任意一個部件;第I磁場檢測單元,其設(shè)置于上述外殼和上述旋轉(zhuǎn)體中與上述一個部件不同的另ー個部件,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值;以及第2磁場檢測單元,其設(shè)置于上述另ー個部件,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值,并且即使處于與上述第I磁場檢測單兀相同的磁場中也輸出與該第I磁場檢測單元的輸出值不同的值,該旋轉(zhuǎn)角度檢測方法的特征在于,根據(jù)上述磁鐵的磁場中彼此垂直的磁場成分的振幅比,對上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測單兀的輸出值中的任意ー個輸出值進(jìn)行校正,根據(jù)校正后的上述ー個輸出值和與該ー個輸出值不同的另ー個輸出值,運(yùn)算上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明,與未采用本發(fā)明的情況相比,即使磁場檢測単元的磁感應(yīng)面內(nèi)垂直 的磁場成分彼此的振幅大小不同,也能以更高的精度檢測旋轉(zhuǎn)角度。


      圖I是應(yīng)用了實(shí)施方式的檢測裝置的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的剖面圖。圖2-1是實(shí)施方式的檢測裝置的立體圖。圖2-2是示出電子控制單元(EOT)的概略結(jié)構(gòu)的一例的圖。圖3是示出在薄膜強(qiáng)磁性金屬中流動的電流的方向與所施加的磁場的方向的圖。圖4是示出在圖3的狀態(tài)下使磁場強(qiáng)度變化時的、磁場強(qiáng)度與薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值之間的關(guān)系的圖。圖5是示出在薄膜強(qiáng)磁性金屬中流動的電流的方向與所施加的磁場的方向的圖。圖6是示出磁場方向與薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值之間的關(guān)系的圖。圖7是示出利用了以規(guī)定磁場強(qiáng)度以上的磁場強(qiáng)度檢測磁場方向的原理的MR傳感器的一例的圖。圖8是用等效電路來表示圖7所示的MR傳感器的結(jié)構(gòu)的圖。圖9是示出磁鐵進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時的磁場方向的變化與MR傳感器的輸出之間的關(guān)系的圖。圖10是示出磁鐵進(jìn)行直線運(yùn)動時的磁場方向的變化與MR傳感器的輸出之間的關(guān)系的圖。圖11是示出MR傳感器的其它例子的圖。圖12是示出為了檢測磁鐵的運(yùn)動方向而采用的輸出組合的一例的圖。圖13是示出MR傳感器的配置例的圖。圖14是示出MR傳感器的其它例子的圖。圖15是示出第2旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度與第2、3齒輪的旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系的圖。圖16是示出相對角度傳感器的磁感應(yīng)面的磁場成分的圖。圖17 (a)是示出磁化間距的2倍的半徑方向磁場成分和圓周方向磁場成分的圖,是例示了它們的振幅不同的情況的圖。(b)是示出半徑方向磁場成分和圓周方向磁場成分如(a)所示發(fā)生變化時來自相對角度傳感器的輸出值的圖。(C)是獲得了(b)所示的輸出值時第I旋轉(zhuǎn)軸與第2旋轉(zhuǎn)軸的相對旋轉(zhuǎn)角度的運(yùn)算結(jié)果。圖18 (a)是示出在半徑方向磁場成分和圓周方向磁場成分的振幅相等時從校正單元輸出的值和來自相對角度傳感器的輸出值的圖。(b)是獲得了(a)所示的輸出值時第I旋轉(zhuǎn)軸與第2旋轉(zhuǎn)軸的相對旋轉(zhuǎn)角度的運(yùn)算結(jié)果。圖19 (a)是示出在半徑方向磁場成分和圓周方向磁場成分的振幅不同時從校正單元輸出的值和來自相對角度傳感器的輸出值的圖。(b)是獲得了(a)所示的輸出值時第I旋轉(zhuǎn)軸與第2旋轉(zhuǎn)軸的相對旋轉(zhuǎn)角度的運(yùn)算結(jié)果。圖20是示出半徑方向磁場成分的振幅與圓周方向磁場成分的振幅的振幅比和偏置系數(shù)之間的關(guān)系的圖。
      圖21是示出半徑方向磁場成分的振幅與圓周方向磁場成分的振幅的振幅比和檢測誤差之間的關(guān)系的圖。圖22是示出第2實(shí)施方式的檢測裝置I的概略結(jié)構(gòu)的圖。
      具體實(shí)施例方式下面參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖I是應(yīng)用了實(shí)施方式的檢測裝置I的電動助力轉(zhuǎn)向裝置100的剖面圖。圖2-1是實(shí)施方式的檢測裝置I的立體圖。圖2-2是示出電子控制単元(ECU) 200的概略結(jié)構(gòu)的一例的圖。并且在圖2-1中,為了便于了解結(jié)構(gòu)而省略地示出了后述的扁平電纜套50以及基座60的一部分。檢測裝置I是如下這樣的裝置其檢測以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于外殼110的第I旋轉(zhuǎn)軸120與同樣以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于外殼110的第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度,并檢測第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)角度。外殼110是固定于例如汽車等交通工具的主體框架(以下有時也稱作“車體”)的部件,并且構(gòu)成為,例如通過螺栓等將第I外殼111與第2外殼112相結(jié)合。第I旋轉(zhuǎn)軸120例如是連接方向盤的旋轉(zhuǎn)軸,經(jīng)由軸承113以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于第I外殼111。第2旋轉(zhuǎn)軸130經(jīng)由扭カ桿140與第I旋轉(zhuǎn)軸120同軸結(jié)合,而且經(jīng)由軸承114以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于第2外殼112。另外,形成于第2旋轉(zhuǎn)軸130的小齒輪131與和車輪連接的齒條軸(未圖示)的齒條(未圖示)嚙合。并且,第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)由小齒輪131、齒條而轉(zhuǎn)換為齒條軸的直線運(yùn)動,對車輪進(jìn)行操縱。另外,在第2旋轉(zhuǎn)軸130上,例如通過壓入方式等固定有渦輪150。該渦輪150與蝸桿齒輪161嚙合,該蝸桿齒輪161與固定于第2外殼112的電動機(jī)160的輸出軸連接。在以上這樣構(gòu)成的電動助力轉(zhuǎn)向裝置100中,鑒于施加給方向盤的操縱轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)為第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度這ー情況,由檢測裝置I檢測第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度。并且,根據(jù)檢測到的相對旋轉(zhuǎn)角度來掌握操縱轉(zhuǎn)矩,并根據(jù)所掌握的操縱轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動電動機(jī)160,經(jīng)由蝸桿齒輪161、蝸輪150將電動機(jī)160的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩傳遞到第2旋轉(zhuǎn)軸130。由此,電動機(jī)160的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩對駕駛員施加給方向盤的操縱カ進(jìn)行輔助。下面詳細(xì)敘述檢測裝置I。檢測裝置I具有安裝于第I旋轉(zhuǎn)軸120的第I磁鐵10、和固定于外殼110的第I齒輪20。另外,檢測裝置I具有第2齒輪30,該第2齒輪30隨著第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)而以第2旋轉(zhuǎn)軸130的軸心為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行公轉(zhuǎn),同時與第I齒輪20嚙合而進(jìn)行自轉(zhuǎn)。檢測裝置I還具有與第2齒輪30的齒數(shù)不同的第3齒輪40,該第3齒輪40隨著第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)而以第2旋轉(zhuǎn)軸130的軸心為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行公轉(zhuǎn),同時與第I齒輪20嚙合而進(jìn)行自轉(zhuǎn)。第I磁鐵10為圓筒(doughnut)狀,在其內(nèi)側(cè)嵌合著第I旋轉(zhuǎn)軸120。而且,在第I旋轉(zhuǎn)軸120的圓周方向上交替地配置有N極和S極(參見圖16),并且沿著圓周方向進(jìn)行了磁化。第I齒輪20是設(shè)置于扁平電纜套50上部的內(nèi)周面全周的齒輪。扁平電纜套50被固定于外殼110的第2外殼112,從而第I齒輪20被固定于外殼110。作為將扁平電纜套50固定于外殼110的方式,可例示以下方式。即,在扁平電纜套50的外周面,以向外側(cè)延伸的方式,沿著圓周方向等間隔地形成多個(在本實(shí)施方式中以90度的間隔形成有4個)凸部50a。另ー方面,在外殼110的第2外殼112上,形成有與凸部50a相同個數(shù)的、用于與凸部50a嵌合的凹部112a。并且,通過將扁平電纜套50的凸部50a嵌合到形成于第2外殼112的凹部112a中,來進(jìn)行第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)方向上的定位。并且,通過用第I外殼111壓住扁平電纜套50的上表面來進(jìn)行第2旋轉(zhuǎn)軸130的軸向上的定位。檢測裝置I具有固定于第2旋轉(zhuǎn)軸130且與第2旋轉(zhuǎn)軸130 —起旋轉(zhuǎn)的基座60。并且,第2齒輪30和第3齒輪40以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于基座60。換言之,第2齒輪30和第3齒輪40被設(shè)置成能夠以第2旋轉(zhuǎn)軸130的軸心為旋轉(zhuǎn)中心,相對于固定在外殼110上的扁平電纜套50進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在第2齒輪30的內(nèi)側(cè),例如通過嵌入成型安裝著具有半圓柱狀N極和半圓柱狀S極的圓柱狀的第2磁鐵30a。另外,在第3齒輪40的內(nèi)側(cè),同樣例如通過嵌入成型安裝著具有半圓柱狀N極和半圓柱狀S極的圓柱狀的第3磁鐵40a。作為以能夠旋轉(zhuǎn)的方式將第2齒輪30支撐于基座60的方式,可以例示如下方式。如圖I所示,在基座60上設(shè)置圓柱狀的凹部60a,在凹部60a中安裝軸承61。另ー方面,在第2齒輪30的下表面設(shè)置圓柱狀的凸部30b。而且將第2齒輪30的凸部30b嵌合于軸承61的內(nèi)周面?;蛘?,還可以在第2齒輪30的旋轉(zhuǎn)中心部、即第2磁鐵30a的中心部設(shè)置非磁性體的旋轉(zhuǎn)軸,將該旋轉(zhuǎn)軸嵌合到設(shè)置于基座60的軸承接部(例如軸承)。第3齒輪40也按照上述方式以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于基座60。形成有布線圖案(未圖示)的印制基板70以與第2齒輪30及第3齒輪40之間形成預(yù)定間隙的方式,例如通過螺紋止動等方式安裝在基座60上。換言之,印制基板70被設(shè)置為能夠以第2旋轉(zhuǎn)軸130的軸心為旋轉(zhuǎn)中心,相對于固定在外殼110上的扁平電纜套50進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。如圖1、2所示,在印制基板70上,以在第I旋轉(zhuǎn)軸120的半徑方向上處于第I磁鐵10的外周面外側(cè)、且在第I旋轉(zhuǎn)軸120的軸向上處于設(shè)有第I磁鐵10的區(qū)域內(nèi)的方式,安裝有相對角度傳感器71。關(guān)于本實(shí)施方式的相對角度傳感器71,可以例示利用了阻值隨磁場而變化的性質(zhì)的作為磁傳感器的MR傳感器(磁阻元件)。而且,該相對角度傳感器71構(gòu)成了根據(jù)第I磁鐵10的磁場(由第I磁鐵10產(chǎn)生的磁場)檢測第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度的相對角度檢測單元。關(guān)于相對角度傳感器71以及相對旋轉(zhuǎn)角度的檢測方法,將在后面進(jìn)行詳細(xì)敘述。另外,在印制基板70上,在與第2磁鐵30a的中央部相対的位置處,以與第2磁鐵30a之間形成預(yù)定間隙的方式安裝有第I旋轉(zhuǎn)角度傳感器72。并且,在印制基板70上,在與第3磁鐵40a的中央部相対的位置處,以與第3磁 鐵40a之間形成預(yù)定間隙的方式安裝有第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器73。關(guān)于本實(shí)施方式的第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73,也可以例示MR傳感器(磁阻元件)。而且,該第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73構(gòu)成了根據(jù)第2齒輪30的自轉(zhuǎn)角度和第3齒輪40的自轉(zhuǎn)角度來檢測第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元。關(guān)于檢測方法,將在后面進(jìn)行詳細(xì)敘述。另外,在印制基板70上安裝有與布線圖案電連接的連接器74,該連接器74連接著設(shè)置于扁平電纜80的ー個前端部的連接器(未圖示)。如圖2-1所示,扁平電纜80在基座60的下方且在扁平電纜套50的內(nèi)側(cè),卷繞成渦旋狀。而且扁平電纜80的ー個前端部經(jīng)由形成于基座60的孔與基座60上方的連接器74連接。另外,扁平電纜80的另ー個前端部經(jīng)由形成于扁平電纜套50的孔而從扁平電纜套50的內(nèi)部引出到外部,在扁平電纜套50的外側(cè),與設(shè)置于例如進(jìn)行電動助力轉(zhuǎn)向裝置100的控制的電子控制單元(ECU)200的印制基板(控制基板)上的連接器(未圖示)連接。E⑶200具有進(jìn)行各種運(yùn)算處理的CPU 201、存儲有由CPU 201執(zhí)行的程序和各種數(shù)據(jù)等的ROM 202、被用作CPU 201的作業(yè)用存儲器等的RAM 203。另外,檢測裝置I具有根據(jù)相對角度傳感器71的檢測值運(yùn)算第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度的相對角度運(yùn)算部210 ;以及根據(jù)第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73的檢測值運(yùn)算第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部220。相對角度運(yùn)算部210構(gòu)成上述相對角度檢測單元,旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部220構(gòu)成上述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元。而且,這些相對角度運(yùn)算部210和旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部220既可以與印制基板70分體地安裝于設(shè)置在扁平電纜套50外側(cè)的印制基板(例如設(shè)置于上述ECU200的基板),也可以安裝于印制基板70。圖2-2中,例示了相對角度運(yùn)算部210和旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部220在設(shè)置于E⑶200的基板上構(gòu)成的方式。在將相對角度運(yùn)算部210和旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部220安裝干與印制基板70不同的印制基板的情況下,相對角度傳感器71、第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73的檢測值經(jīng)由扁平電纜80輸出到相對角度運(yùn)算部210或旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部220。另外,在將相對角度運(yùn)算部210和旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部220安裝于印制基板70的情況下,相對角度運(yùn)算部210和旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部220根據(jù)相對角度傳感器71、第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73的檢測值運(yùn)算相對旋轉(zhuǎn)角度或旋轉(zhuǎn)角度,然后將運(yùn)算結(jié)果經(jīng)由扁平電纜80輸出到ECU 200等。下面對本實(shí)施方式的相對角度傳感器71、第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的相對角度傳感器71、第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73是利用了阻值隨磁場(磁界)而變化的性質(zhì)的MR傳感器(磁阻元件)。
      首先,對MR傳感器的工作原理進(jìn)行說明。MR傳感器由Si或玻璃基板以及形成于其上的以Ni-Fe等強(qiáng)磁性金屬為主成分的合金薄膜構(gòu)成,該薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值與特定方向的磁場強(qiáng)度相應(yīng)地變化。圖3是示出在薄膜強(qiáng)磁性金屬中流動的電流的方向與施加的磁場的方向的圖。圖4是示出在圖3的狀態(tài)下使磁場強(qiáng)度變化時的、磁場強(qiáng)度與薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值之間的關(guān)系的圖。如圖3所示,在基板上呈矩形狀形成的薄膜強(qiáng)磁性金屬中,沿著矩形的長度方向 即圖中Y方向流過電流。另ー方面,在與電流方向(Y方向)垂直的方向(圖中X方向)上施加磁場H,在此狀態(tài)下,變更磁場的強(qiáng)度。此時,圖4示出了薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值以何種方式發(fā)生變化。如圖4所示,即使改變了磁場的強(qiáng)度,相對于無磁場(磁場強(qiáng)度為零)時的阻值變化最大也就是3%左右。以下,將可用“ AR a H2”的式子近似表示阻值變化量(AR)的區(qū)域以外的區(qū)域稱作“飽和靈敏度區(qū)域”。并且,在飽和靈敏度區(qū)域中,當(dāng)達(dá)到某磁場強(qiáng)度(以下,稱作“規(guī)定磁場強(qiáng)度”。)以上吋,3%的阻值變化不再改變。圖5是示出在薄膜強(qiáng)磁性金屬中流動的電流的方向與施加的磁場的方向的圖。圖6是示出磁場的方向與薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值之間的關(guān)系的圖。如圖5所示,沿著形成為矩形狀的薄膜強(qiáng)磁性金屬的矩形的長度方向即圖中Y方向流過電流,對磁場方向賦予了相對于電流方向的角度變化Θ。此時,為了掌握由磁場方向引起的薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值變化,使施加的磁場強(qiáng)度成為阻值不因磁場強(qiáng)度而變化的上述規(guī)定磁場強(qiáng)度以上。如圖6(a)所示,阻值變化量在電流方向與磁場方向垂直(Θ =90度、270度)時達(dá)到最大,在電流方向與磁場方向平行(θ=0度、180度)時達(dá)到最小。當(dāng)把此時的阻值的最大變化量設(shè)為△ R吋,薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值R作為電流方向與磁場方向的角度成分而變化,該阻值R用式(I)來表示,并成為圖6(b)所示的狀態(tài)。R=RO-ARsin2 Θ …(I)這里,RO是與電流方向平行地(Θ =0度或180度)施加規(guī)定磁場強(qiáng)度以上的磁場時的阻值。根據(jù)式(I),可通過掌握薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值來檢測規(guī)定磁場強(qiáng)度以上的磁場的方向。接著,對MR傳感器的檢測原理進(jìn)行說明。圖7是不出利用了以規(guī)定磁場強(qiáng)度以上的磁場強(qiáng)度來檢測磁場方向的原理的MR傳感器的一例的圖。在圖7所示的MR傳感器的薄膜強(qiáng)磁性金屬中,串聯(lián)配置有以縱向長的方式形成的第I元素El和以橫向長的方式形成的第2元素Ε2。在該形狀的薄膜強(qiáng)磁性金屬中,促使第I元素El發(fā)生最大阻值變化的垂直方向的磁場是對于第2元素Ε2而言最小阻值變化的磁場方向。并且,用式(2)給出第I元素El的阻值R1,用式⑶給出第2元素Ε2的阻值R2。Rl=RO-ARsin2 Θ …⑵
      R2=R0_ARcos2 θ …(3)圖8是用等效電路來表示圖7所示的MR傳感器的結(jié)構(gòu)的圖。
      圖7所示的元素結(jié)構(gòu)的MR傳感器的等效電路如圖8所示。如圖7、8所示,在設(shè)第I元素El的未與第2元素Ε2連接的端部為地(Gnd)、第2元素Ε2的未與第I元素El連接的端部的輸出電壓為Vcc時,用式(4)給出第I元素El與第2元素Ε2的連接部的輸出電壓Vout。Vout= (Rl/(R1+R2)) XVcc- (4)在式⑷中代入了式(2)、(3)進(jìn)行整理時,如式(5)所示。Vout=Vcc/2+ α X cos2 Θ …(5)這里,a= (AR/(2(2XR0-AR))) XVcc0根據(jù)式(5),可通過檢測Vout來掌握磁場的方向。下面說明磁鐵運(yùn)動時磁場方向的變化和MR傳感器的輸出。圖9是示出磁鐵進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時磁場方向的變化與MR傳感器的輸出之間的關(guān)系的圖。如圖9 (a)所示,將圖7所示的MR傳感器配置為與由半圓柱狀N極和半圓柱狀S極構(gòu)成的圓柱狀磁鐵的中心軸方向的ー個表面相対。此時,圖9 (b)所示的磁鐵與MR傳感器之間的間隙L是對MR傳感器施加規(guī)定磁場強(qiáng)度以上的磁場強(qiáng)度的距離。而且如圖9 (C)所示,使磁鐵繞著中心軸按照(i) —(ii) —(iii) —(iv) —(i)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此時,在磁鐵中從N極向S極發(fā)出磁通線,該磁通線成為磁場方向,因而與磁鐵的方向相應(yīng)地對MR傳感器施加圖9 (c)所示的箭頭方向的磁場。即在磁鐵旋轉(zhuǎn)I周時,磁場方向在傳感器面上旋轉(zhuǎn)I周。在該情況下,第I元素El與第2元素E2的連接部的輸出電壓Vout成為式(5)所示的“Vout=Vcc/2+a Xcos2 Θ ”,如圖9 (d)所示成為2個周期的波形。圖10是示出磁鐵進(jìn)行直線運(yùn)動時磁場方向的變化與MR傳感器的輸出之間的關(guān)系的圖。如圖10(a)所示,相對于N極與S極交替排列的磁鐵,將圖7所示的MR傳感器配置成具有能夠施加規(guī)定磁場強(qiáng)度以上的磁場強(qiáng)度的間隙(磁鐵與MR傳感器的距離)L,且磁場的方向變化作用于MR傳感器的傳感器面。并且,使磁鐵如圖10 (a)所示朝左方向移動。并且,如圖10(c)所示,使磁鐵移動從N極中心到S極中心的距離(以下,有時也稱作“磁化間距”。)λ。在此情況下,與磁鐵的位置相應(yīng)地對MR傳感器施加圖10(c)所示的箭頭方向的磁場,當(dāng)磁鐵移動了磁化間距入時,在傳感器面上磁場方向旋轉(zhuǎn)了 1/2周。由此,第I元素El與第2元素Ε2的連接部的輸出電壓Vout的波形基于式(5)所示的“Vout=Vcc/2+a Xcos2 Θ ”,如圖10(d)所示成為I個周期的波形。圖11是示出MR傳感器的其它例子的圖。如果取代圖7所示的元素結(jié)構(gòu)而成為圖11(a)所示的元素結(jié)構(gòu),則如圖11(b)所示,能夠成為普遍知曉的惠斯登電橋(全橋)的結(jié)構(gòu)。由此,通過采用圖11(a)所示的元素結(jié)構(gòu)的MR傳感器,能夠提高檢測精度。對檢測磁鐵運(yùn)動方向的手段進(jìn)行說明。
      依據(jù)圖6所示的磁場方向與薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值之間的關(guān)系以及式(I) "R=RO-ARsin2 Θ ”,在圖5中觀察時,無論磁場方向相對于電流方向是朝著順時針旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)還是朝著逆時針旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn),薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值都是相同的。由此,即使能夠掌握薄膜強(qiáng)磁性金屬的阻值也無法掌握磁鐵的運(yùn)動方向。圖12是示出用于檢測磁鐵的運(yùn)動方向的輸出組合的一例的圖。通過如圖12那樣地組合具有1/4周期相位差的2個輸出,能夠檢測出磁鐵的運(yùn)動方向。為了得到這些輸出,可以按照成為圖10所示的(i)和(ii)、或者(i)和(iv)的相位關(guān)系的方式,配置兩個MR傳感器。圖13是示出MR傳感器的配置例的圖。如圖13所示,重疊地配置2個MR傳感器且將ー個傳感器配置為相對于另ー個傳感器傾斜45度也是優(yōu)選的。圖14是示出MR傳感器的其它例子的圖。也優(yōu)選以下 的元素結(jié)構(gòu)如圖14(a)所示,將2組全橋結(jié)構(gòu)的元素彼此傾斜45度地形成于ー個基板上,成為圖14(b)所示的等效電路。由此,能夠利用ー個MR傳感器如圖14(c)所示地輸出正確的正弦波、余弦波。由此,可根據(jù)圖14所不的兀素結(jié)構(gòu)的MR傳感器的輸出值來掌握磁鐵相對于MR傳感器的運(yùn)動方向以及運(yùn)動量。鑒于上述MR傳感器的特性,在本實(shí)施方式的檢測裝置I中,使用以下所述的MR傳感器作為相對角度傳感器71、第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73。首先,使用圖14所示的元素結(jié)構(gòu)的MR傳感器作為相對角度傳感器71。如上所述,相對角度傳感器71被配置為垂直于第I磁鐵10的外周面,且在第2旋轉(zhuǎn)軸130的軸向上的位置處于第I磁鐵10的區(qū)域內(nèi)。由此,在這種情況下,由干與第I旋轉(zhuǎn)軸120 —起旋轉(zhuǎn)的第I磁鐵10的磁場的作用,在相對角度傳感器71中,與第I磁鐵10的位置對應(yīng)地產(chǎn)生圖10 (c)所示的磁場方向的變化。其結(jié)果,當(dāng)?shù)贗磁鐵10移動(旋轉(zhuǎn))了磁化間距λ時,在相對角度傳感器71的磁感應(yīng)面中,磁場方向旋轉(zhuǎn)1/2周,并且來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA、VoutB分別成為圖14 (c)所示的具備1/4周期相位差的余弦曲線(余弦波)和正弦曲線(正弦波)。因此,相對角度運(yùn)算部210根據(jù)相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB,使用下式(6)來運(yùn)算第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ。Θ t=arctan (VoutB/VoutA) ··· (6)另外,相對角度傳感器71的磁感應(yīng)面是指相對角度傳感器71中能夠檢測到磁場的面。這樣,相對角度傳感器71的、以彼此傾斜45度的方式形成于ー個基板上的2組全橋結(jié)構(gòu)的元素中的任意一個全橋結(jié)構(gòu)的元素作為第I磁場檢測單元的一例發(fā)揮作用,2組全橋結(jié)構(gòu)的元素中的另ー個全橋結(jié)構(gòu)的元素作為第2磁場檢測單元的一例發(fā)揮作用。另外,使用圖11 (a)所示的元素結(jié)構(gòu)的MR傳感器作為第I旋轉(zhuǎn)角度傳感器72和第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器73。而且,將第I旋轉(zhuǎn)角度傳感器72配置為使得其元素與圓柱狀的第2磁鐵30a的上表面相對。并且,將第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器73配置為使得其元素與圓柱狀的第3磁鐵40a的上表面相對。這種情況下,成為圖9 (C)所示的與第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73對應(yīng)的磁場方向,Vout的輸出波形與磁場方向之間的關(guān)系成為圖9 (d)所示的波形。因此,能夠根據(jù)第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73的檢測值來掌握第2、第3齒輪30、40的旋轉(zhuǎn)角度。進(jìn)而,當(dāng)考慮了第I齒輪20的齒數(shù)與第2齒輪30的齒數(shù)之間的關(guān)系、以及第I齒輪20的齒數(shù)與第3齒輪40的齒數(shù)之間的關(guān)系,并考慮了第2齒輪30的齒數(shù)與第3齒輪40的齒數(shù)不同這ー情況時,能夠獲得圖15所示的表示第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)角度與第2、3齒輪30、40的旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系的圖。因此,旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部220基于上述事項(xiàng),能夠根據(jù)第2齒輪30的旋轉(zhuǎn)角度與第3齒輪40的旋轉(zhuǎn)角度的角度差運(yùn)算出第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)角度。如上構(gòu)成的檢測裝置如下地發(fā)揮作用。即,當(dāng)使用者旋轉(zhuǎn)方向盤時,第I旋轉(zhuǎn)軸120隨之旋轉(zhuǎn),扭カ桿140發(fā)生扭轉(zhuǎn)。并且,第2旋轉(zhuǎn)軸130比第I旋轉(zhuǎn)軸120稍稍延遲地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該延遲表現(xiàn)為與扭カ桿140
      連接的第I旋轉(zhuǎn)軸120和第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)角度之差。相對角度運(yùn)算部210使用來自相對角度傳感器71的輸出值和式(6)運(yùn)算出該旋轉(zhuǎn)角度之差,從而檢測裝置I能夠檢測出第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度和扭轉(zhuǎn)方向、即施加給方向盤的轉(zhuǎn)矩的大小和方向。另外,當(dāng)?shù)?旋轉(zhuǎn)軸130隨著方向盤的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)時,與第I齒輪20嚙合的第2齒輪30以及第3齒輪40以第2旋轉(zhuǎn)軸130的軸心為旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行公轉(zhuǎn),同時進(jìn)行自轉(zhuǎn)。而且與它們的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動地,第2磁鐵30a和第3磁鐵40a也進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。由第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73檢測這些第2、第3磁鐵30a、40a的旋轉(zhuǎn)。而且,旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部220根據(jù)第I、第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器72、73的輸出信號進(jìn)行運(yùn)算,由此,檢測裝置I能夠檢測出第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)角度、即方向盤的旋轉(zhuǎn)角度(操縱角)。另外,在組裝如上構(gòu)成的檢測裝置I吋,預(yù)先對扁平電纜套50、安裝著印制基板70的基座60、以及收納于扁平電纜套50與基座60之間的扁平電纜80進(jìn)行單元化。然后,以使扁平電纜套50的凸部50a嵌入到第2外殼112的凹部112a的方式,將其單元安裝到組裝有第2旋轉(zhuǎn)軸130的第2外殼112上。此時,將基座60連接到第2旋轉(zhuǎn)軸130。這樣,通過使檢測裝置I成為能夠預(yù)先實(shí)現(xiàn)單元化的構(gòu)造,能夠提高組裝性。另外,在扁平電纜套50的內(nèi)側(cè)設(shè)置有第I齒輪20,并且在扁平電纜套50的內(nèi)側(cè)設(shè)置有與第I齒輪20嚙合且進(jìn)行自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的第2、第3齒輪30、40。并且,通過檢測第2、第3齒輪30、40的旋轉(zhuǎn)角度來檢測第2旋轉(zhuǎn)軸130的旋轉(zhuǎn)角度。另外,根據(jù)配置于扁平電纜套50的內(nèi)側(cè)的相對角度傳感器71的輸出值來檢測第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度。由此實(shí)現(xiàn)檢測裝置I的緊湊化。另外,如上構(gòu)成的檢測裝置I還具有如下功能即使在相對角度傳感器71的磁感應(yīng)面內(nèi)垂直的磁場成分彼此的振幅大小不同的情況下,也能夠抑制第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的檢測誤差,能夠高精度地檢測相對旋轉(zhuǎn)角度Θ。下面對這一點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說明?!吹贗實(shí)施方式〉圖16是示出相對角度傳感器71的磁感應(yīng)面的磁場成分的圖。設(shè)相對角度傳感器71的磁感應(yīng)面內(nèi)垂直的、第I旋轉(zhuǎn)軸120的旋轉(zhuǎn)半徑方向的磁場成分為半徑方向磁場成分Br、第I旋轉(zhuǎn)軸120的圓周方向的磁場成分為圓周方向磁場成分B Θ。在這些半徑方向磁場成分Br的振幅與圓周方向磁場成分B Θ的振幅的大小相等的情況下,作為來自相對角度傳感器71的輸出值的VoutA和VoutB分別描繪出完美的余弦曲線、正弦曲線(參見圖14 (C))。因此,通過根據(jù)它們的輸出值運(yùn)算出第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ,檢測裝置I能夠高精度地檢測出相對旋轉(zhuǎn)角度Θ。然而,半徑方向磁場成分Br的振幅與圓周方向磁場成分B Θ的振幅的大小有可能不同,這種情況下,作為來自相對角度傳感器71的輸出值的VoutA和VoutB會產(chǎn)生失真,可能存在檢測誤差。圖17 (a)是示出磁化間距λ的2倍的半徑方向磁場成分Br和圓周方向磁場成分ΒΘ的圖,是例示出它們的振幅不同的情況的圖。圖17(b)是示出半徑方向磁場成分Br和圓周方向磁場成分B Θ如圖17 (a)所示變化時來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB的圖。圖17 (c)是獲得了圖17 (b)所示的輸出值VoutA和VoutB時第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的運(yùn)算結(jié)果。
      如圖17 (a)所示,在余弦曲線所示的半徑方向磁場成分Br的振幅與正弦曲線所示的圓周方向磁場成分ΒΘ的振幅不同的情況下,如圖17 (b)所示,在來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB的曲線形狀中產(chǎn)生失真。即,來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB偏離于半徑方向磁場成分Br的振幅與圓周方向磁場成分B Θ的振幅相等時的輸出值VoutA和VoutB。其結(jié)果,第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的運(yùn)算結(jié)果(Θ =arctan (VoutB/VoutA))成為圖17 (c)所示的曲線,不同于作為根據(jù)半徑方向磁場成分Br的振幅與圓周方向磁場成分B Θ的振幅相等時的輸出值VoutA和VoutB運(yùn)算的結(jié)果的直線。因此,在半徑方向磁場成分Br的振幅與圓周方向磁場成分B Θ的振幅不同的情況下,可能會產(chǎn)生檢測誤差。對此,本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行深刻研究的結(jié)果是,發(fā)現(xiàn)了如下情況通過對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值實(shí)施偏置,并使用偏置后的值進(jìn)行運(yùn)算,由此能夠產(chǎn)生與因半徑方向磁場成分Br和圓周方向磁場成分B Θ的振幅差所引起的運(yùn)算結(jié)果的失真相反相位的失真,能夠抑制運(yùn)算結(jié)果的檢測誤差。更具體而言,檢測裝置I具有校正部300 (參見圖2-2),該校正部300對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值加上后述的預(yù)定值,或者從ー個輸出值減去預(yù)定值,由此對這一個輸出值進(jìn)行校正。然后,相對角度運(yùn)算部210根據(jù)從校正部300輸出的相加或相減后的ー個輸出值和從相對角度傳感器71輸出的另ー個輸出值,運(yùn)算第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ。另外,圖2-2例示了校正部300對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA進(jìn)行校正的方式。圖18 (a)是示出半徑方向磁場成分Br與圓周方向磁場成分B Θ的振幅相等時從校正部300輸出的相減后的值VoutA’和作為來自相對角度傳感器71的輸出值的VoutB的圖。圖18 (b)是獲得了圖18 (a)所示的輸出值VoutA’、VoutB時第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的運(yùn)算結(jié)果。圖18 (a)示出了半徑方向磁場成分Br與圓周方向磁場成分B Θ的振幅相等時校正部300從來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA減去預(yù)定值而得到的值VoutA’和未用校正部300進(jìn)行校正的來自相對角度傳感器71的輸出值VoutB。
      而且,相對角度運(yùn)算部210根據(jù)來自校正部300的輸出值VoutA’和來自相對角度傳感器71的輸出值VoutB運(yùn)算出的第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ(Θ =arctan (VoutB/VoutA’))成為圖18 (b)所示的曲線。觀察圖18 (b)所示的曲線可知,產(chǎn)生了與圖17 (c)所示的曲線相反相位的失真。圖19 (a)是示出半徑方向磁場成分Br與圓周方向磁場成分B Θ的振幅不同時從校正部300輸出的相減后的值VoutA’和作為來自相對角度傳感器71的輸出值的VoutB的圖。圖19 (b)是獲得了圖19 (a)所示的輸出值VoutA’、VoutB時第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的運(yùn)算結(jié)果。接著,圖19 (a)示出了半徑方向磁場成分Br與圓周方向磁場成分B Θ的振幅不同時校正部300從作為來自相對角度傳感器71的輸出值的VoutA減去預(yù)定值而得到的值 VoutA’和未用校正部300進(jìn)行校正的來自相對角度傳感器71的輸出值VoutB。而且,相對角度運(yùn)算部210根據(jù)來自校正部300的輸出值VoutA’和來自相對角度傳感器71的輸出值VoutB運(yùn)算得到的第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ ( Θ =arctan (VoutB/VoutA’))成為圖19 (b)所示的線。觀察圖19 (b)可知,連接運(yùn)算得到的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的線大致為直線。如上可知,通過進(jìn)行從來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA減去預(yù)定值的校正、即在負(fù)方向上對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA實(shí)施偏置,能夠抵消掉因半徑方向磁場成分Br與圓周方向磁場成分B Θ的振幅差引起的運(yùn)算出的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的失真,能夠抑制相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的檢測誤差。另外,在使用圖18、圖19所說明的上述具體例中,說明了通過對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA進(jìn)行偏置,來抵消因半徑方向磁場成分Br與圓周方向磁場成分B Θ的振幅差引起的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的失真的方式,不過,也可以對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutB實(shí)施偏置。在該情況下,校正部300對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutB進(jìn)行校正。而且優(yōu)選的是,由校正部300對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutB加上預(yù)定值,使得由校正部300校正的VoutB’與來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA的相對關(guān)系成為圖19 (a)所不的相對關(guān)系。接著說明校正部300對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值實(shí)施偏置的方向和量、即是與一個輸出值相加還是相減以及相加或相減的預(yù)定值。圖20是示出半徑方向磁場成分Br的振幅與圓周方向磁場成分B Θ的振幅的振幅比Βγ/ΒΘ與偏置系數(shù)Ka之間的關(guān)系的圖。設(shè)來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA的振幅為Ca、輸出值VoutA的偏置值為Da、輸出值VoutB的振幅為Cb、輸出值VoutB的偏置值為Db。振幅Ca與Cb是由相對角度傳感器71的特性決定的。由于Ca與Cb幾乎沒有差異,因而設(shè)Ca=Cb=C,并且,設(shè)對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA實(shí)施偏置時的偏置系數(shù)Ka為Da/C、對輸出值VoutB實(shí)施偏置時的偏置系數(shù)Kb為Db/C。而且,預(yù)先導(dǎo)出圖20所示的、振幅比Br/B Θ與偏置系數(shù)Ka或Kb之間的關(guān)系(圖20中例示了振幅比Br/B Θ與偏置系數(shù)Ka之間的關(guān)系),根據(jù)該關(guān)系和振幅比Br/B Θ來決定偏置系數(shù)Ka或Kb。此后,根據(jù)所決定的偏置系數(shù)Ka或Kb和振幅C來決定偏置值Da或Db。這樣,偏置值是根據(jù)振幅比Βγ/ΒΘ和待進(jìn)行偏置的輸出值VoutA或VoutB的振幅決定的。而且,偏置值Da或Db的符號表示進(jìn)行偏置的方向,偏置值Da或Db的絕對值是應(yīng)在該方向上進(jìn)行偏置的預(yù)定值。例如,在振幅比Br/B Θ為I. 2時,根據(jù)圖20,將偏置系數(shù)Ka決定為-O. 2。并且,將偏置值Da決定為KaXCa-=-0. 2 X Ca。在如上決定的情況下,校正部300在負(fù)方向上對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA偏置了與振幅Ca的20%相應(yīng)的量,輸出偏置后的值。換言之,校正部300從來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA減去振幅Ca的20%,輸出相減后的值。另外,如上所述,振幅Ca是由相對角度傳感器71的特性決定的,能夠在設(shè)計(jì)階段加以把握,因此也能在設(shè)計(jì)階段求出偏置值Da的具體值。另外,例如在振幅比Br/B Θ為I. 2時,可以按照預(yù)定的、振幅比Br/B Θ與偏置系 數(shù)Kb之間的關(guān)系,將偏置系數(shù)Kb決定為O. 2,將偏置值Db決定為KbXCb-=O. 2XCb。在如上決定的情況下,校正部300在正方向上對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutB偏置了與振幅Cb的20%相應(yīng)的量,輸出偏置后的值。換言之,校正部300對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutB加上振幅Cb的20%,輸出相加后的值。如上所述,振幅Cb也是由相對角度傳感器71的特性決定的,能夠在設(shè)計(jì)階段加以把握,因此也能在設(shè)計(jì)階段求出偏置值Db的具體值。另外,關(guān)于偏置的方向和量、即基于來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值進(jìn)行相減還是相加、以及該相減或相加的值的決定,可例示在如下階段中進(jìn)行決定的情況。S卩,在將檢測裝置I組裝于交通工具之后,在用戶使用該交通工具之前的階段、優(yōu)選在將檢測裝置I組裝于交通工具之后的檢查エ序的調(diào)整階段中,進(jìn)行決定。在決定時,首先對相對角度傳感器71的磁感應(yīng)面中的半徑方向磁場成分Br的振幅和圓周方向磁場成分ΒΘ的振幅進(jìn)行計(jì)測。然后,根據(jù)它們的振幅比Br/B Θ和圖20所示的關(guān)系等,決定來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值的偏置系數(shù)Ka或Kb。然后,基于偏置系數(shù)Ka或Kb、以及由相對角度傳感器71的特性決定的輸出值VoutA、VoutB的振幅C來決定偏置方向和偏置量?;蛘?,由于是在設(shè)計(jì)階段決定所使用的第I磁鐵10和相對角度傳感器71的特性、以及第I磁鐵10與相對角度傳感器71的相對配置位置,因此,也可以在設(shè)計(jì)階段中決定對輸出值VoutA、VoutB中的哪個輸出值進(jìn)行偏置以及偏置方向和偏置量。圖21是示出半徑方向磁場成分Br的振幅與圓周方向磁場成分B Θ的振幅的振幅比Br/B Θ與檢測誤差之間的關(guān)系的圖。圖21中,用實(shí)線所示的線A來表示使用由校正部300對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值進(jìn)行校正(偏置)后的值執(zhí)行運(yùn)算時的檢測裝置I的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的檢測誤差,用虛線所示的線B來表示未由校正部300進(jìn)行校正(偏置)而直接使用來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB執(zhí)行運(yùn)算時的檢測裝置I的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的檢測誤差。圖21中的線A表示如下情況下的檢測裝置I的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的檢測誤差,SP 校正部300基于使用根據(jù)圖20所示的振幅比Br/B Θ與偏置系數(shù)Ka之間的關(guān)系導(dǎo)出的偏置系數(shù)Ka而決定的量,對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA進(jìn)行校正,并使用校正后的值進(jìn)行運(yùn)算。圖20所示的表示振幅比Br/B Θ與偏置系數(shù)Ka之間的關(guān)系的線是表示兩者的理想關(guān)系的線。而且,圖21的線A表示如下情況下的檢測誤差,S卩基于使用根據(jù)該理想關(guān)系得到的偏置系數(shù)Ka而決定的偏置值Da的量進(jìn)行校正,根據(jù)校正后的值運(yùn)算相對旋轉(zhuǎn)角度Θ。S卩,通過使校正部300的校正基于使用根據(jù)理想關(guān)系得到的偏置系數(shù)Ka而決定的偏置值Da,由此能夠抑制圖21中線A與線B之差的檢測誤差。換言之,這示出了如下情況未進(jìn)行校正時的檢測誤差為圖21中的線B,隨著使偏置量増加至使用根據(jù)理想關(guān)系得到的偏置系數(shù)Ka而決定的偏置值Da的絕對值,檢測誤差從線B的值減小。即,校正部300只要在使用根據(jù)理想關(guān)系得到的偏置系數(shù)Ka而決定的偏置方向上略微進(jìn)行偏置,即可使檢測誤差比未進(jìn)行偏置時小。另外,如果使偏置量増加至超過了使用根據(jù)理想關(guān)系得到的偏置系數(shù)Ka而決定的偏置值Da的絕對值,則檢測誤差反而從線A的值起増大。并且,當(dāng)過度地増大偏置量吋,檢測誤差反而比未進(jìn)行偏置時、即線B的值大。即,當(dāng)把該檢測誤差比未進(jìn)行偏置時大的偏置量設(shè)為容許限度量時,即使偏置量超過了使用根據(jù)理想關(guān)系得到的偏置系數(shù)Ka而決 定的偏置值Da的絕對值,只要小于容許限度量,檢測誤差就比未進(jìn)行偏置時小。當(dāng)把該偏置量達(dá)到容許限度量的偏置系數(shù)Ka設(shè)為容許限度偏置系數(shù)Kamax吋,容許限度偏置系數(shù)Kamax是根據(jù)振幅比Br/B Θ決定的,例如在振幅比Br/B Θ為I. 05時,容許限度偏置系數(shù)Kamax為-O. I,在振幅比Br/B Θ為I. 65時,容許限度偏置系數(shù)Kamax為-O. 74。在振幅比Βγ/ΒΘ大于I. 05且小于1.65的范圍內(nèi),與振幅比Br/B Θ和偏置系數(shù)Ka之間的理想關(guān)系同樣,成為與振幅比Br/B Θ對應(yīng)的值,是小于-O. I且大于-O. 74的值。另外,作為參考,為了使檢測誤差小于未進(jìn)行偏置時的檢測誤差,優(yōu)選的是,例如在振幅比Br/B Θ % 1.05時,使偏置系數(shù)Ka為-O. 07 -O. 02,在振幅比Br/B Θ為I. 65時,使偏置系數(shù)Ka為-0.6f-0.25。另外,關(guān)于偏置系數(shù)Ka,優(yōu)選的是,在振幅比Br/B Θ大于I. 05且小于I. 65的范圍內(nèi),偏置系數(shù)Ka是由以下曲線包圍的區(qū)域內(nèi)的值,這些曲線是經(jīng)過-O. 02和-O. 25的、與振幅比Βγ/ΒΘ和偏置系數(shù)Ka之間的理想關(guān)系相同的曲線;以及經(jīng)過-O. 07和-O. 61的、與理想關(guān)系相同的曲線。另外,上述校正部300既可以用硬件方式構(gòu)成也可以用軟件方式構(gòu)成。例如可使用將MR傳感器(磁阻元件)與運(yùn)算元件放入I個封裝中而成的傳感器IC等產(chǎn)品。這種情況下,運(yùn)算元件作為校正部300發(fā)揮作用。在該成為I個封裝的傳感器IC中,出于MR傳感器(磁阻元件)的校正目的,有的具有能夠?qū)R傳感器(磁阻元件)的輸出進(jìn)行偏置的功能,在這種產(chǎn)品中,通過使用該功能,能夠防止因具備校正部300而相應(yīng)導(dǎo)致成本上升的狀況。而且,在使用了將MR傳感器與運(yùn)算元件放入I個封裝中的傳感器IC的情況下,例如,可以在作為校正部300發(fā)揮作用的運(yùn)算元件中設(shè)定在設(shè)計(jì)階段或檢查エ序的調(diào)整階段中決定的、對輸出值VoutA、VoutB中的哪個輸出值進(jìn)行偏置以及偏置的方向和量,并將設(shè)定后的傳感器IC組裝于交通工具。在該情況下,相對角度運(yùn)算部210根據(jù)從傳感器IC輸出的相加或相減后的一個輸出值和未進(jìn)行相加和相減的另ー個輸出值,運(yùn)算第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ。還可以將校正部300設(shè)置于配置有相對角度運(yùn)算部210的印制基板。例如,在E⑶200作為相對角度運(yùn)算部210發(fā)揮作用的情況下,E⑶200可以作為校正部300發(fā)揮作用。圖2-2例示了 E⑶200作為校正部300發(fā)揮作用的方式。在這種情況下,例如在設(shè)計(jì)階段或檢查エ序的調(diào)整階段中,決定是對輸出值VoutA、VoutB中的哪個輸出值進(jìn)行偏置以及偏置的方向和量。并且,在E⑶200的ROM 202中存儲運(yùn)算程序,該運(yùn)算程序?qū)碜韵鄬嵌葌鞲衅?1的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值加上預(yù)定值或從ー個輸出值減去預(yù)定值,由此對該一個輸出值進(jìn)行校正。而且,在組裝于交通工具之后,CPU 201使用該運(yùn)算程序?qū)碜韵鄬嵌葌鞲衅?1的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值進(jìn)行校正。此后,相對角度運(yùn)算部210根據(jù)所輸出的經(jīng)過相加或相減后的ー個輸出值和從相對角度傳感器71輸出的另ー個輸出值,運(yùn)算第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ。如上,根據(jù)本實(shí)施方式的檢測裝置1,即使第I磁鐵10與相對角度傳感器71的相對位置是相對角度傳感器71的磁感應(yīng)面中垂直的磁場成分彼此的振幅大小不同的位置,也能夠高精度地檢測第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ。因此,不需要使相對角度傳感器71的磁感應(yīng)面中垂直的磁場成分彼此的振幅一致。因此,能夠自由地設(shè)定第I磁鐵10與相對角度傳感器71的相對位置,因而既能提高布局的自由度,又能實(shí)現(xiàn)使相對角度傳感器71接近第I磁鐵10的布局,因此能實(shí)現(xiàn)裝置的緊湊化。另外,在將檢測裝置I組裝于車體時,不需要高精度地進(jìn)行定位,因此能夠提高制造效率。另外,不需要在第I旋轉(zhuǎn)軸120的軸心方向上具備相對角度傳感器71就能夠高精度地檢測相對旋轉(zhuǎn)角度Θ, 基于這一點(diǎn)也能夠提升布局的自由度,并且能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的緊湊化。另外,上述對來自相對角度傳感器71的輸出值進(jìn)行偏置、并將偏置后的值用于相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的運(yùn)算的相對角度檢測方法可以與第I磁鐵10的特性無關(guān)地進(jìn)行使用。因此,即使第I磁鐵10的形狀、材料等發(fā)生變更,也無需變更其它部件。因此,能夠抑制與根據(jù)交通工具的種類而變更第I磁鐵10的規(guī)格相伴的其它部件的規(guī)格變更。另外,根據(jù)本實(shí)施方式的檢測裝置1,無論第I磁鐵10的磁場如何,都能夠高精度地進(jìn)行檢測,因此,作為第I磁鐵10,可以不使用所形成的磁場中幾乎不產(chǎn)生偏差的昂貴磁鉄。即,即便使用便宜的磁鐵作為第I磁鐵10也能夠高精度地進(jìn)行檢測,因此能實(shí)現(xiàn)裝置的低成本化。另外,上述的、對來自相對角度傳感器71的2個輸出值中的任意一個輸出值進(jìn)行偏置、并將偏置后的值用于相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的運(yùn)算的相對角度檢測方法被應(yīng)用于本實(shí)施方式的檢測裝置1,以高精度地檢測第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度,不過,該方法顯然也可以用于例如檢測以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于外殼的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置。即,在作為旋轉(zhuǎn)體的一例的第I旋轉(zhuǎn)軸120上安裝第I磁鐵10,將作為第I磁場檢測單兀和第2磁場檢測單兀的一例的相對角度傳感器71安裝于外殼110。并且,對來自相對角度傳感器71的2個輸出值中的任意一個輸出值實(shí)施偏置,將偏置后的值用于第I旋轉(zhuǎn)軸120的旋轉(zhuǎn)角度的運(yùn)算,由此能夠高精度地檢測第I旋轉(zhuǎn)軸120的旋轉(zhuǎn)角度。另外,在上述說明中,描述了對2個輸出值中的任意一個輸出值實(shí)施偏置、并將偏置后的值用于相對旋轉(zhuǎn)角度Θ的運(yùn)算的相對角度檢測方法被應(yīng)用于具備以單體輸出2個輸出值VoutA、VoutB的相對角度傳感器71的檢測裝置I的情況,不過,顯然也可以應(yīng)用于具有分別輸出相位不同的輸出值VoutA、VoutB的2個MR傳感器的裝置。在這種情況下,2個MR傳感器中的任意ー個MR傳感器作為第I磁場檢測單元的一例發(fā)揮作用,2個MR傳感器中的另ー個MR傳感器作為第2磁場檢測單元的一例發(fā)揮作用。
      〈第2實(shí)施方式〉在上述第I實(shí)施方式的檢測裝置I中,描述了為了利用校正部300對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值進(jìn)行校正而決定的偏置的方向和量被固定的方式。然而,該偏置的方向和量也可以根據(jù)狀況進(jìn)行變更。第2實(shí)施方式的檢測裝置I的特征在于根據(jù)狀況來變更偏置的方向和量。在以下說明中,對與第I實(shí)施方式的不同之處進(jìn)行描述,對于相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注同一符號并省略其詳細(xì)說明。圖22是示出第2實(shí)施方式的檢測裝置I的概略結(jié)構(gòu)的圖。E⑶200具有校正部300,其對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值進(jìn)行校正;以及相對角度運(yùn)算部210,其根據(jù)由校正部300校正后的一個輸出值和未由校正部300進(jìn)行校正的另ー個輸出值,運(yùn)算第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ。在本實(shí)施方式中,在設(shè)計(jì)階段或檢查エ序的調(diào)整階段中,決定對來 自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB中的哪個輸出值進(jìn)行偏置,井根據(jù)相對角度傳感器71所處的環(huán)境變化來變更決定該偏置的方向和量的校正值。在圖22中,例示了校正部300對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA進(jìn)行校正的方式。而且,E⑶200具有校正值決定部310,其決定校正部300進(jìn)行校正時使用的校正值;以及校正值調(diào)整量決定部320,其決定在校正值決定部310決定校正值時使用的校正值調(diào)整量。校正值調(diào)整量擔(dān)負(fù)如下作用根據(jù)相對角度傳感器71所處的環(huán)境的變化來調(diào)整校正部300進(jìn)行校正時使用的校正值。在第2實(shí)施方式的檢測裝置I中,也與第I實(shí)施方式的檢測裝置I同樣地決定偏置系數(shù)Ka或Kb。即,設(shè)來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA的振幅為Ca、輸出值VoutA的偏置值為Da、輸出值VoutB的振幅為Cb、輸出值VoutB的偏置值為Db。振幅Ca與Cb是由相對角度傳感器71的特性決定的。由于Ca與Cb幾乎沒有差異,因而設(shè)Ca=Cb=C,并且設(shè)對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA實(shí)施偏置時的偏置系數(shù)Ka為Da/C、對輸出值VoutB實(shí)施偏置時的偏置系數(shù)Kb為Db/C。而且,預(yù)先導(dǎo)出圖20所不的、振幅比Br/B Θ與偏置系數(shù)Ka之間的關(guān)系或者振幅比Br/B Θ與偏置系數(shù)Kb之間的關(guān)系,根據(jù)該關(guān)系和振幅比Br/B Θ來決定偏置系數(shù)Ka或Kb。其中,如上所述,所使用的第I磁鐵10和相對角度傳感器71的特性以及第I磁鐵10與相對角度傳感器71的相對配置位置是在設(shè)計(jì)階段或檢查エ序的調(diào)整階段中決定的,因此,在設(shè)計(jì)階段或檢查エ序的調(diào)整階段中決定對輸出值VoutAJoutB中的哪個輸出值進(jìn)行偏置以及待進(jìn)行偏置的輸出值的偏置系數(shù)Ka或Kb。并且將決定的偏置系數(shù)Ka或Kb存儲到ROM 202中。接著對校正值決定部310和校正值調(diào)整量決定部320進(jìn)行說明。在以下說明中,首先說明在設(shè)計(jì)階段或檢查エ序的調(diào)整階段中決定對輸出值VoutA進(jìn)行偏置、并決定了其偏置系數(shù)Ka的情況。如上所述,由于Ka=Da/C,因此Da=CXKa。即,偏置值Da成為與來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB的振幅C以及偏置系數(shù)Ka對應(yīng)的值。而且,偏置系數(shù)Ka是在設(shè)計(jì)階段或檢查エ序的調(diào)整階段中決定的,并被存儲到ROM 202中,因此在組裝了檢測裝置I后,偏置值Da根據(jù)振幅C而變化。這里,如上所述,振幅C是由相對角度傳感器71的特性決定的,在相對角度傳感器71的特性上,振幅C隨著相對角度傳感器71所處的環(huán)境的溫度發(fā)生變化而變化。因此,偏置值Da根據(jù)相對角度傳感器71所處的環(huán)境的溫度而變化。另ー方面,來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA、VoutB是具有1/4周期相位差的余弦曲線(余弦波)和正弦曲線(正弦波)。另外,兩個輸出值的振幅幾乎相同,都為振幅C。因此,即使第I磁鐵10相對于相對角度傳感器71進(jìn)行了旋轉(zhuǎn),VoutA2+VoutB2的值也始終恒定,成為VoutA2+VoutB2=C2。由此,C= (VoutA2+VoutB2)1/2,能夠根據(jù)來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB計(jì)算出振幅C。S卩,能夠根據(jù)C= (VoutA2+VoutB2) 1/2計(jì)算出根據(jù)相對角度傳感器71的溫度而變化的振幅C。 基于以上事項(xiàng),校正值調(diào)整量決定部320根據(jù)來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB計(jì)算出作為校正值調(diào)整量的一例的振幅C。而且,校正值決定部310將校正值調(diào)整量決定部320計(jì)算出的振幅C與預(yù)先存儲于ROM 202中的偏置系數(shù)Ka相乘,由此計(jì)算出作為校正值的一例的偏置值Da。并且將計(jì)算出的偏置值Da輸出到校正部300。而且,校正部300輸出對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA加上校正值決定部310計(jì)算出的偏置值Da而得到的值VoutA’。如圖20所示,在偏置系數(shù)Ka為負(fù)值的情況下,校正部300在負(fù)方向上對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA偏置了與偏置值Da的絕對值相應(yīng)的量,輸出偏置后的值。換言之,校正部300從來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA減去偏置值Da的絕對值,將相減后的值作為VoutA’而輸出。而且,相對角度運(yùn)算部210根據(jù)來自校正部300的輸出值VoutA’和來自相對角度傳感器71的輸出值VoutB,運(yùn)算第I旋轉(zhuǎn)軸120與第2旋轉(zhuǎn)軸130的相對旋轉(zhuǎn)角度Θ(Θ =arctan (VoutB/VoutA’))。根據(jù)如上說明的第2實(shí)施方式的檢測裝置1,決定了與相對角度傳感器71所處環(huán)境的變化對應(yīng)的校正值,根據(jù)該校正值對來自相對角度傳感器71的輸出值VoutA和VoutB中的任意一個輸出值進(jìn)行校正,根據(jù)校正后的一個輸出值運(yùn)算相對旋轉(zhuǎn)角度Θ,因此能夠以更高的精度運(yùn)算出相對旋轉(zhuǎn)角度Θ。符號說明I檢測裝置;10第I磁鐵;20第I齒輪;30第2齒輪;40第3齒輪;50扁平電纜套;60基座;70印制基板;71相對角度傳感器;72第I旋轉(zhuǎn)角度傳感器;73第2旋轉(zhuǎn)角度傳感器;80扁平電纜;100電動助力轉(zhuǎn)向裝置;110外殼;120第I旋轉(zhuǎn)軸;130第2旋轉(zhuǎn)軸;140扭カ桿;150渦輪;160電動機(jī);200電子控制単元(ECU) ;210相對角度運(yùn)算部;220旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)算部;300校正部。
      權(quán)利要求
      1.一種相對角度檢測裝置,其檢測第I旋轉(zhuǎn)軸與第2旋轉(zhuǎn)軸的相對角度,其特征在干,該相對角度檢測裝置具有 磁鐵,其設(shè)置于上述第I旋轉(zhuǎn)軸和上述第2旋轉(zhuǎn)軸中的任意ー個旋轉(zhuǎn)軸; 第I磁場檢測單元,其設(shè)置于與上述ー個旋轉(zhuǎn)軸不同的另ー個旋轉(zhuǎn)軸,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值; 第2磁場檢測單元,其設(shè)置于上述另ー個旋轉(zhuǎn)軸,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值,并且即使處于與上述第I磁場檢測單元相同的磁場中也輸出與該第I磁場檢測單元的輸出值不同的值; 校正単元,其根據(jù)上述磁鐵的磁場中彼此垂直的磁場成分的振幅比,對上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測單元的輸出值中的任意一個輸出值進(jìn)行校正;以及 運(yùn)算單元,其根據(jù)上述校正単元校正后的上述一個輸出值和與該ー個輸出值不同的另ー個輸出值,運(yùn)算上述第I旋轉(zhuǎn)軸與上述第2旋轉(zhuǎn)軸的相對角度。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的相對角度檢測裝置,其特征在于,上述校正単元使用根據(jù)上述磁場成分的振幅比而預(yù)先決定的值進(jìn)行校正。
      3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的相對角度檢測裝置,其特征在干, 該相對角度檢測裝置還具有決定與上述磁場成分的振幅比對應(yīng)的校正值的決定單元, 上述校正単元使用上述決定單元決定的校正值,對上述一個輸出值進(jìn)行校正。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相對角度檢測裝置,其特征在干,上述決定單元還根據(jù)上述第I磁場檢測單元或上述第2磁場檢測單元所處的環(huán)境的變化來決定上述校正值。
      5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的相對角度檢測裝置,其特征在干,上述決定單元根據(jù)上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測單元的輸出值來決定上述校正值。
      6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任意一項(xiàng)所述的相對角度檢測裝置,其特征在干,上述預(yù)先決定的值或上述校正值是與上述第I旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)半徑方向的磁場成分的振幅和該第I旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向的磁場成分的振幅之間的振幅比對應(yīng)的值。
      7.一種旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置,其檢測以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于外殼的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度,其特征在干,該旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置具有 磁鐵,其設(shè)置于上述旋轉(zhuǎn)體和上述外殼中的任意ー個部件; 第I磁場檢測單元,其設(shè)置于上述旋轉(zhuǎn)體和上述外殼中與上述一個部件不同的另ー個部件,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值; 第2磁場檢測單元,其設(shè)置于上述另ー個部件,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值,并且即使處干與上述第I磁場檢測單元相同的磁場中也輸出與該第I磁場檢測單元的輸出值不同的值; 校正単元,其根據(jù)上述磁鐵的磁場中彼此垂直的磁場成分的振幅比,對上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測單元的輸出值中的任意一個輸出值進(jìn)行校正;以及 運(yùn)算單元,其根據(jù)上述校正単元校正后的上述一個輸出值和與該ー個輸出值不同的另ー個輸出值,運(yùn)算上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度。
      8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置,其特征在干,上述校正単元使用根據(jù)上述磁場成分的振幅比而預(yù)先決定的值進(jìn)行校正。
      9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置,其特征在干,該旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置還具有決定與上述磁場成分的振幅比對應(yīng)的校正值的決定單元, 上述校正単元使用上述決定單元決定的校正值,對上述一個輸出值進(jìn)行校正。
      10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置,其特征在于,上述決定單元還根據(jù)上述第I磁場檢測單元或上述第2磁場檢測單元所處的環(huán)境的變化來決定上述校正值。
      11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置,其特征在于,上述決定單元根據(jù)上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測單元的輸出值來決定上述校正值。
      12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任意一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置,其特征在于,上述預(yù)先決定的值或上述校正值是與上述第I旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)半徑方向的磁場成分的振幅和該第I旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向的磁場成分的振幅之間的振幅比對應(yīng)的值。
      13.—種相對角度檢測裝置中的相對角度檢測方法,該相對角度檢測裝置檢測第I旋轉(zhuǎn)軸與第2旋轉(zhuǎn)軸的相對角度,并且該相對角度檢測裝置具有 磁鐵,其設(shè)置于上述第I旋轉(zhuǎn)軸和上述第2旋轉(zhuǎn)軸中的任意ー個旋轉(zhuǎn)軸; 第I磁場檢測單元,其設(shè)置于與上述ー個旋轉(zhuǎn)軸不同的另ー個旋轉(zhuǎn)軸,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值;以及 第2磁場檢測單元,其設(shè)置于上述另ー個旋轉(zhuǎn)軸,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值,并且即使處于與上述第I磁場檢測單元相同的磁場中也輸出與該第I磁場檢測單元的輸出值不同的值, 該相對角度檢測方法的特征在干, 根據(jù)上述磁鐵的磁場中彼此垂直的磁場成分的振幅比,對上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測單兀的輸出值中的任意一個輸出值進(jìn)行校正, 根據(jù)校正后的上述一個輸出值和與該ー個輸出值不同的另ー個輸出值,運(yùn)算上述第I旋轉(zhuǎn)軸與上述第2旋轉(zhuǎn)軸的相對角度。
      14.一種旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置中的旋轉(zhuǎn)角度檢測方法,該旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置檢測旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度,并且該旋轉(zhuǎn)角度檢測裝置具有 磁鐵,其設(shè)置于外殼以及以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐于該外殼的上述旋轉(zhuǎn)體中的任意ー個部件; 第I磁場檢測單元,其設(shè)置于上述外殼和上述旋轉(zhuǎn)體中與上述一個部件不同的另ー個部件,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值;以及 第2磁場檢測單元,其設(shè)置于上述另ー個部件,輸出與上述磁鐵的磁場對應(yīng)的值,并且即使處干與上述第I磁場檢測單元相同的磁場中也輸出與該第I磁場檢測單元的輸出值不同的值, 該旋轉(zhuǎn)角度檢測方法的特征在干, 根據(jù)上述磁鐵的磁場中彼此垂直的磁場成分的振幅比,對上述第I磁場檢測單元的輸出值和上述第2磁場檢測單兀的輸出值中的任意一個輸出值進(jìn)行校正, 根據(jù)校正后的上述一個輸出值和與該ー個輸出值不同的另ー個輸出值,運(yùn)算上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度。
      全文摘要
      本發(fā)明提供一種相對角度檢測裝置,該相對角度檢測裝置檢測第1旋轉(zhuǎn)軸與第2旋轉(zhuǎn)軸的相對角度,并且具有第1磁場檢測單元,其輸出與磁鐵的磁場對應(yīng)的值;第2磁場檢測單元,其輸出與磁鐵的磁場對應(yīng)的值,并且即使處于與第1磁場檢測單元相同的磁場中也輸出與第1磁場檢測單元的輸出值不同的值;校正單元,其根據(jù)磁鐵的磁場內(nèi)彼此垂直的磁場成分的振幅比,對第1磁場檢測單元的輸出值和第2磁場檢測單元的輸出值中的任意一個輸出值進(jìn)行校正;以及運(yùn)算單元,其根據(jù)由校正單元校正后的一個輸出值和與這一個輸出值不同的另一個輸出值,運(yùn)算第1旋轉(zhuǎn)軸與第2旋轉(zhuǎn)軸的相對角度。由此,即使磁場檢測單元的磁感應(yīng)面內(nèi)垂直的磁場成分彼此的振幅大小不同,也能高精度地檢測相對旋轉(zhuǎn)角度。
      文檔編號G01D5/18GK102667412SQ201080057979
      公開日2012年9月12日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
      發(fā)明者大門巨一, 武藤寬之, 鈴木 司 申請人:株式會社昭和
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