JP2007232689A

JP2007232689A - 操舵角検出装置および操舵角検出方法

Info

Publication number: JP2007232689A
Application number: JP2006057815A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Nekado; 康夫根門
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】ステアリングの操舵角を高精度に検出できるようにする。
【解決手段】回転部となるステアリングホール１の基部３の前端に、環状の薄板からなる目盛板５を装着する。一方、固定部となるステアリングコラム７には、目盛板５に対向して検出器９を設置する。目盛板５には、円周方向に沿ってピッチλの目盛１３を設ける。検出器９は、２個の光電センサ２３の配列方向を、目盛１３のピッチ方向に対して所定角度θで傾斜させた状態とし、この２個の光電センサ２３相互の検出ピッチＰ2を、ピッチλに対してｎ＋λ／４（ｎは０以上の整数）の位相差を有するものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置および操舵角検出方法に関する。

従来の操舵角検出装置としては、例えば下記特許文献１に記載されているように、ステアリングホイールの回転を複数の歯車からなる減速機構を介してラックに伝達し、ラックを直線移動させてこの移動量に応じた出力を可変抵抗器が発生して回転角度（操舵角）を検出している。

また、下記特許文献２では、ステアリングシャフトに螺旋状のガイド溝を備える螺旋状ガイドを設ける一方、ガイド溝に対して相対移動するスライダを、可変抵抗器の可動子と一体に設け、ステアリングホイールの回転に伴う螺旋状ガイドの回転により、スライダがガイド溝を相対移動することで半径方向に直線移動し、この移動量に応じた出力を可変抵抗器が発生して回転角度（操舵角）を検出している。
特開平５−２８６３９１号公報特開２００５−１４７７０４号公報

しかしなら、上記した従来の操舵角検出装置は、ステアリングホイールの回転移動を、検出部が直線移動に機械的に変換して回転角度を検出しているため、キャリブレーションを行う必要があり、高精度に操舵角を検出することが困難となっている。

そこで、本発明は、ステアリングの操舵角を高精度に検出できるようにすることを目的としている。

本発明は、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置において、前記ステアリングホイールの回転により回転する回転部と、この回転部に対して固定側となる固定部とのいずれか一方に、前記ステアリングホイールの回転方向に沿って形成したピッチλの目盛を備える目盛部を設け、前記回転部と前記固定部とのいずれか他方に、前記目盛部のピッチλに対しｎ＋λ／４（ｎは０以上の整数）の位相差を有する２個の光電センサからなる目盛検出部を、前記目盛部に対向配置して設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、ピッチλの目盛を備えた目盛部を、ピッチλに対してｎ＋λ／４（ｎは０以上の整数）の位相差を有する２個の光電センサからなる目盛検出部により検出するようにしたので、ステアリングホイールの操舵角を、キャリブレーションを行うことなく、高精度に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す操舵角検出装置の全体構成図で、図２は図１のＡ矢視図である。この操舵角検出装置は、自動車のステアリングホイール１を図１では側面図として示しており、ステアリングホイール１の回転部となる基部３の前端部に目盛部としての目盛板５を固定している。なお、この目盛板５は、ステアリングシャフト１９に固定してもよい。

一方、上記した目盛板５に対向する位置の、上記回転部に対して固定側となる固定部としてのステアリングコラム７の上面には、目盛検出部としての検出器９を設置する。

目盛板５は、図３に拡大した正面図として示すように、環状に形成して板厚を０．５ｍｍとし、かつさらに拡大した図４に示すように、円周方向に沿って二つに分割した半円弧形状の分割体１１を互いに連結する構成としている。

目盛板５の表面（ステアリングホイール１と反対側の面）には、円周方向に沿って目盛１３を形成してあるが、この目盛１３はエッチングによりピッチλ＝１ｍｍの凹凸加工を施し、サンドブラストによる艶消し処理後、凹部には焼付塗装を行っている。

このような目盛板５は、スチール製(ＳＵＳ４０３)の磁性材料で構成し、各分割体１１の両端部の外周縁に、半径方向外側に突出する突片となる連結片１５を一体に設け、連結片１５には円形の位置決め孔１５ａを形成する。

このような連結片１５を備えた一対の分割体１１を、図３のように端部相互を突き合せた状態で、図５に示してある磁石１７によって互いに連結する。図５は、分割体１１の両端にある２箇所の連結部のうちの一方を斜視図として示しており、磁石１７は、直方体形状の本体部１７ａと、本体部１７ａの図５中で上部に位置する一側面１７ｂに設けた円柱形状の二つの位置決め突起１７ｃとを備えている。この位置決め突起１７ｃと前記した位置決め孔１５ａとで位置決め部を構成している。

本体部１７ａの位置決め突起１７ｃを設けた一側面１７ｂは、二つの分割片１１の互いに隣接する位置にある二つの連結片１５の裏面に密着して磁着し、その際、位置きめ突起１７ｃが位置決め孔１５ａに挿入されて二つの分割体１１相互の位置決めがなされる。

上記した目盛板５は、二つに分割した状態の分割体１１の端部相互を、ステアリングシャフト１９の周囲を囲むようにして突き合わせた状態で、前記した磁石１７によって互いに連結し、この連結状態で基部３の前端部に、目盛１３を前方(図１中で左方)として両面テープで固定するか、あるいは専用の取付具を用いて固定する。この際、ステアリングホイール１を１回転させたときに、目盛１３が検出器９の検出範囲から逸脱しないように、ステアリングシャフト１９の軸芯に対して極力偏心を抑えることが望ましい。

検出器９の目盛１３を検出した検出信号は、カウンタ２１に出力される。このような検出器９は、図６に示すように、２個の光電センサ２３を、目盛１３のピッチλに対し、目盛検出ピッチＰ1をλ/４以上として配列して構成したもので、この配列方向を、目盛１３のピッチ方向（図６中で左右左右）に対して所定角度θ傾斜させた状態とする。

このように、検出器９を目盛板５に対して角度θ傾斜（回転）させることで、目盛板５に対する実質の検出ピッチＰ2は、Ｐ2＝Ｐ1COSθとなり、これをＰ2＝ｎ＋λ/４（ｎは０以上の整数）となるように、つまり検出ピッチＰ2を目盛ピッチＰ1に対して９０度位相差（λ／４）を持つように、２個の光電センサ２３を配置する。

上記した目盛板５と検出器９とを相対移動させると、検出器９からはλ/４位相差を有する信号を得ることができる。この信号に対し、エンコーダなどで一般的に用いられている２相信号検出を適用し、カウンタ２１にて計数してステアリングホイール１の回転角度（操舵角）に換算する。この際、光電センサ２３の光源としてレーザを用いることで、レーザの直進性により、目盛板５との間の距離変動に対してより安定した出力を得ることができる。

上記した操舵角検出装置によれば、目盛板５上のピッチλの目盛１３を、ピッチλに対してｎ＋λ／４（ｎは０以上の整数）の位相差を有する２個の光電センサ２３からなる検出器９により検出するようにしたので、ステアリングホール１の操舵角を、従来技術におけるようなステアリングホイールの回転移動を検出部が直線移動に機械的に変換する場合のように、キャリブレーションを行うことなく、簡単な構造で高精度に検出することができる。また、目盛板５と検出器９との間で、機械的摺動部分がないので、運転操作やステアリングホイール１の操作感に悪影響を及ぼすことを防止できる。さらに、様々な目盛ピッチに対応可能であることから、本装置の取付対象車種や取付対象部位に柔軟性を持たせることができる。

また、２個の光電センサ２３を互いに隣接して配列し、この配列方向を、目盛１３のピッチ方向に対して所定角度θ回転させて検出器９としたので、目盛板５に対する実質の検出ピッチＰ2が、Ｐ2＝Ｐ1COSθとなり、これをＰ2＝ｎ＋λ/４（ｎは０以上の整数）とすることで、良好な検出精度が得られるとともに、検出器９を作成する際に、２個の光電センサ２３相互のピッチを高精度に配置する必要がないので作成が容易となる。

また、目盛板５は、環状に形成してその円周方向に沿って複数に分割し、この複数に分割した各分割体１１相互を着脱可能としたので、ステアリングホール１をステアリングコラム７から取り外すことなく、ステアリングホール１の基部３に取り付けることができる。

また、目盛板５を、板状の磁性材料で構成し、複数の分割体１１相互を磁石１７により互いに連結したので、分割体１１相互を連結する際に特別な治具を必要とせず、簡単かつ強固に連結することができる。

さらに、複数の分割体１１の相互に隣接する端部に連結片１５を突出して設け、複数の分割体１１の相互に隣接する位置にある連結片１５の双方に磁石１７を磁着させ、連結片１５と磁石１７との互いの磁着面に位置決め部を設けたので、分割体１１相互の位置関係を位置決めして、分割体１１相互間の目盛１３を規定の連続したものとすることができる。

そして、上記した位置決め部は、位置決め孔１５ａと位置決め孔１５ａに挿入する位置決め突起１７ｃとからなる構成としたため、分割体１１相互の位置決めを容易かつ確実に行うことができる。

また、目盛板５上の目盛１３を、エッチングにて形成したので、目盛１３の経年による剥がれなどによる消失を抑え、長期間にわたり使用することができる。さらに、凹凸状の目盛１３の凹部に焼付塗装を行うことで、凹凸の明暗を明確にして検出精度を高めることができる。

また、光電センサ２３の光源としてレーザを使用したので、検出器９と目盛板５との距離が大きく変化しても、検出精度を高く維持することができる。

なお、上記した実施形態では、目盛板５をステアリングホイール１側に、検出器９をステアリングコラム７側に設けたが、これとは逆に、目盛板５をステアリングコラム７側に、検出器９をステアリングホイール１側に、それぞれ設けてもよい。

また、目盛板５を、２個の分割体１１としているが、２個に限らず３個以上に分割して各分割体を扇形状とし、これら各分割体を、図５のようにマグネット１７を使用して互いに連結して環状としてもよい。なお、各分割体１１相互を連結する際には、マグネット１７によらず、ボルトなどの締結具を使用してもよい。

上記した目盛板５上の目盛１３は、エッチングに代えて安価な印刷などで作成してもよい。

本発明の一実施形態を示す操舵角検出装置の全体構成図である。図１のＡ矢視図である。図１の操舵角検出装置に使用する目盛板の正面図である。図３の目盛板を２つに分割した分割体の正面図である。図４の分割体の両端にある２箇所の連結部のうちの一方を示す斜視図である。目盛板と検出器との位置関係を示す説明図である。

符号の説明

１ステアリングホイール（回転部）
３ステアリングホイールの基部（回転部）
５目盛板（目盛部）
７ステアリングコラム（固定部）
９検出器（目盛検出部）
１１目盛板の分割体
１３目盛板上の目盛
１５連結片
１５ａ位置決め孔（位置決め部）
１７磁石
１７ｃ位置決め突起（位置決め部）
２３光電センサ
λ 目盛のピッチ
θ 所定角度

Claims

ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置において、前記ステアリングホイールの回転により回転する回転部と、この回転部に対して固定側となる固定部とのいずれか一方に、前記ステアリングホイールの回転方向に沿って形成したピッチλの目盛を備える目盛部を設け、前記回転部と前記固定部とのいずれか他方に、前記目盛部のピッチλに対しｎ＋λ／４（ｎは０以上の整数）の位相差を有する２個の光電センサからなる目盛検出部を、前記目盛部に対向配置して設けたことを特徴とする操舵角検出装置。
前記２個の光電センサを互いに隣接して配列し、この配列方向を、前記目盛のピッチ方向に対し所定角度傾斜させて前記目盛検出部としたことを特徴とする請求項１に記載の操舵角検出装置。
前記目盛部を、環状に形成してその円周方向に沿って複数に分割し、この複数に分割した分割体相互を着脱可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の操舵角検出装置。
前記目盛部を板状の磁性材料で構成し、前記複数の分割体相互を磁石により互いに連結したことを特徴とする請求項３に記載の操舵角検出装置。
前記複数の分割体の相互に隣接する端部に連結片を突出して設け、前記複数の分割体の相互に隣接する位置にある前記連結片の双方に前記磁石を磁着させ、前記連結片と前記磁石との互いの磁着面に位置決め部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の操舵角検出装置。
前記位置決め部は、位置決め孔とこの位置決め孔に挿入する位置決め突起とからなることを特徴とする請求項５に記載の操舵角検出装置。
前記目盛部の目盛を、エッチングにて形成したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の操舵角検出装置。
前記光電センサの光源としてレーザを使用したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の操舵角検出装置。
ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出方法において、前記ステアリングホイールの回転に伴い回転する回転部と、この回転部に対して固定側となる固定部とのいずれか一方に設けられ、前記ステアリングホイールの回転方向に沿って形成したピッチλの目盛を備える目盛部を、前記回転部と前記固定部とのいずれか他方に設けられ、前記目盛部のピッチλに対してｎ＋λ／４（ｎは０以上の整数）の位相差を有する２個の光電センサからなる目盛検出部が検出して、前記ステアリングホイールの操舵角を検出することを特徴とする操舵角検出方法。