JP3143537B2 - 車両用ステアリングセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハンドルの回転量及び
回転方向を示す信号、並びにハンドルがニュートラル位
置若しくはニュートラル位置から整数回の回転位置とな
ったことを示す信号を出力する車両用ステアリングセン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車においては、車両の旋回半
径の短縮並びに運動性能の向上を図るためにハンドルの
回転量及び車両の速度に応じて車両の後輪を操舵する所
謂４輪操舵のものが供されている。このような４輪操舵
を実現するために、ハンドルの回転量を検出するステア
リングセンサをステアリングシャフトに装着し、そのス
テアリングセンサからの信号に基づいて制御装置により
後輪の操舵角を制御するようにしている。

【０００３】この種のステアリングセンサは、例えばイ
ンクリメンタリ形のロータリエンコーダを主体として構
成されており、ハンドルの回転方向に応じて位相の前後
関係が入替わる２種類のパルス信号を出力すると共に、
ハンドルがニュートラル位置（車両が直進する方向を向
いた状態）並びにそのニュートラル位置から整数回回転
された位置に存した状態となる毎に基準信号を出力する
ようになっている。従って、制御装置は、ステアリング
センサからの基準信号の出力に基づいてハンドルのニュ
ートラル位置からの回転数を判断すると共に、その基準
信号の出力タイミングからのパルス信号を計数すること
によりハンドルのニュートラル位置からの回転位置を検
出して後輪の操舵角を制御することができる。

【０００４】ところで、制御装置は電源が断たれたとき
は、そのときのハンドルのニュートラル位置からの回転
数を記憶するように構成されているものの、制御装置の
断電状態でハンドルが回転されてしまった場合には、制
御装置はその間のハンドルの回転量を検出することがで
きない。このため、制御装置により判断されたハンドル
のニュートラル位置からの回転位置と実際のハンドルの
回転位置とが異なることがあり、以後の制御装置による
４輪操舵の制御に支障を来す虞がある。

【０００５】図７は上記欠点を解決したステアリングセ
ンサの一例を示している。この図７において、回転板１
はステアリングシャフト（図示せず）に貫通状態で装着
されており、ステアリングシャフトに連動して回転する
ようになっている。この回転板１の周縁部には同心円状
で且つ所定ピッチで信号用スリット１ａが複数形成され
ていると共に、その信号用スリット１ａの外周側に１個
の基準信号用スリット１ｂが形成されている。

【０００６】ここで、回転板１には歯車２が同心状に設
けられており、その歯車２とフォトインタラプタ３に回
動自在に支持された歯車体４とが噛合っている。この歯
車体４には１個のスリット４ａが形成されており、ハン
ドルがニュートラル位置となったときにそのスリット４
ａと回転板１の基準信号用スリット１ｂとが対向するよ
うに設定されている。

【０００７】一方、フォトインタラプタ３には投光素子
及び受光素子から成る第１，第２，第３の光センサ３
ａ，３ｂ，３ｃが設けられており、第１，第２の光セン
サ３ａ，３ｂの投光素子及び受光素子は回転板１の信号
用スリット１ａの回転軌跡を挟んで対向するように設定
されている。ここで、第１，第２の光センサ３ａ，３ｂ
の配列ピッチは、回転板１の信号用スリット１ａの配列
ピッチの整数倍から１／４ピッチ異なった値に設定され
ている。また、第３の光センサ３ｃの投光素子及び受光
素子は、歯車体４のスリット４ａの回転軌跡及び回転板
１の基準信号用スリット１ｂの回転軌跡を挟んで対向す
るように設定されている。

【０００８】上記構成のものによれば、ハンドルが複数
回回転操作される間に、ハンドルがニュートラル位置と
なったときだけ歯車体４のスリット４ａと回転板１の基
準信号用スリット１ｂとが対向するので、そのタイミン
グでフォトインタラプタ３の光センサ３ｃから基準信号
が出力される。従って、ステアリングセンサから基準信
号が出力されたときはハンドルはニュートラル位置とな
っているので、そのタイミング以降に光センサ３ａ，３
ｂから出力される信号を計数することによりハンドルの
ニュートラル位置からの回転位置を検出することができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成のものの場合、ハンドルがニュートラル位置とな
ったときにのみ基準信号を出力する構成であるので、ハ
ンドルがニュートラル位置となるまでの間はハンドルの
ニュートラル位置からの回転位置を検出することができ
ず、その間は制御装置による４輪操舵の制御を実行でき
ないという欠点がある。本発明は上記事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、ハンドルのニュートラル位置
からの回転位置を直ちに検出することが可能となる車両
用ステアリングセンサを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ニュートラル
位置から３６０゜以内となるハンドルの回転量及び回転
方向を当該ハンドルと一体で回転する回転板の回転に応
じて検出する回転量検出手段を設け、ニュートラル位置
から３６０゜を上回る前記ハンドルの整数回転数を前記
ハンドルの最大回転量に対応して３６０゜を上回って回
転する歯車体の回転に応じて検出する回転数検出手段を
設け、前記回転量検出手段及び前記回転数検出手段の検
出状態に基づいて前記ハンドルのニュートラル位置から
の回転位置を求める制御手段を設けたものである。

【００１１】

【作用】ハンドルが回転操作されると、ハンドルと一体
で回転板が回転するので、回転量検出手段は、ニュート
ラル位置から３６０゜以内となるハンドルの回転量及び
回転方向を回転板の回転に応じて検出する。一方、ハン
ドルの回転操作に伴って歯車体がハンドルの最大回転量
に対応して３６０゜を上回って回転するので、回転数検
出手段は、ニュートラル位置から３６０゜を上回るハン
ドルのニュートラル位置からの整数回転数を歯車体の回
転に応じて検出する。従って、制御手段は、回転量検出
手段及び回転数検出手段の検出状態に基づいてハンドル
のニュートラル位置からの回転位置を直ちに求めること
ができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図６を参
照して説明する。図１は全体の平面を示している。この
図１において、回転板１１はステアリングシャフト（図
示せず）に貫通状態で装着されている。この回転板１１
の周縁部には図２に示すように同心円状で且つ所定ピッ
チの信号用スリット１１ａが複数形成されていると共
に、その信号用スリット１１ａの外周側に１個の基準信
号用スリット１１ｂが形成されている。

【００１３】回転板１１の周縁部に対応して回転量検出
手段たるフォトインタラプタ１２が設けられており、こ
れには投光素子及び受光素子から成る第１，第２，第３
の光センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが配設されている。
ここで、第１，第２の光センサ１２ａ，１２ｂの投光素
子及び受光素子は回転板１１の信号用スリット１１ａの
回転軌跡を挟んで対向するように設定されており、信号
用スリット１１ａに対向したときにローレベルの検出信
号ＳA ，ＳB を出力する。この場合、第１，第２の光セ
ンサ１２ａ，１２ｂの配設ピッチは信号用スリット１１
ａの配設ピッチを整数倍から１／４ピッチ異なった値に
設定されている。また、第３の光センサ１２ｃの投光素
子及び受光素子は基準信号用スリット１１ｂの回転軌跡
を挟んで対向するように設定されており、基準信号用ス
リット１１ｂと対向したときにローレベルの検出信号Ｓ
Z を出力する。

【００１４】一方、回転板１１には同心状に歯車１３が
一体に設けられており、その歯車１３と回転体たる歯車
体１４とが噛合っている。ここで、回転板１１の歯車１
３の歯数は２０枚に設定され、歯車体１４の歯数は２２
枚に設定されている。従って、回転板１１が１回転した
ときは、歯車体１４は反対方向に１０／１１回転するよ
うになっている。

【００１５】上記歯車体１４には図３に示すように３重
の同心円状の所定位置にスリット１４ａが複数形成され
ている。また、歯車体１４の周縁部に対応して回転数検
出手段たるフォトインタラプタ１５が設けられており、
このフォトインタラプタ１５に投光素子及び受光素子か
ら成る第１，第２，第３の光センサ１５ａ，１５ｂ，１
５ｃが配設されている。これらの各光センサ１５ａ，１
５ｂ，１５ｃの投光素子及び受光素子は歯車体１４のス
リット１４ａの回転軌跡を挟んで夫々対向するように設
定されており、スリット１４ａに対向したときにローレ
ベルの検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 を夫々出力する。

【００１６】ここで、歯車体１４はハンドルに連動して
回転するようになっており、ハンドルの回転数と歯車体
１４の回転位置との対応関係を図５に示した。また、フ
ォトインタラプタ１５の各光センサ１５ａ乃至１５ｃの
うち所定のものは歯車体が１０／１１回転する毎に歯車
体１４の所定のスリット１４ａに対向してオンするよう
になっており、その関係を同図に示した。即ち、ハンド
ルがニュートラル位置（０回転）に存したときはフォト
インタラプタ１５の全ての光センサ１５ａ乃至１５ｃが
歯車体１４のスリット１４ａに対向してオンする。ま
た、ハンドルがニュートラル位置から整数回回転される
毎に歯車体１４の所定のスリット１４ａがフォトインタ
ラプタ１５に対向し、その対向関係に応じてフォトイン
タラプタ１５の各光センサ１５ａ乃至１５ｃは異なる組
合わせでもってオンするように設定されている。そし
て、各フォトインタラプタ１２，１５からの各信号は制
御手段たる制御装置（図示せず）に出力されるようにな
っている。この制御装置は、各フォトインタラプタ１
２，１５からの各信号の入力状態に基づいて現在のハン
ドルのニュートラル位置からの回転位置を検出すること
により車両の後輪の操舵角を制御する。

【００１７】次に上記構成の作用について説明する。制
御装置は電源が投入されると、フォトインタラプタ１２
から検出信号ＳZ が出力されるまで待機する。さて、ハ
ンドルが回転操作されると、回転板１１ひいては歯車１
３が回転して歯車体１４が回転する。このとき、歯車体
１４は、回転板１１の１回転に応じて反対方向に１０／
１１回転する。

【００１８】また、ハンドルが回転操作によりニュート
ラル位置若しくはニュートラル位置から整数回回転した
位置に存すると、フォトインタラプタ１２の第３の光セ
ンサ１２ｃが回転板１１の基準信号用スリット１１ｂに
対向するので、フォトインタラプタ１２からは検出信号
ＳZ が出力される（図６参照）。すると、制御装置は、
そのタイミングでフォトインタラプタ１５の各光センサ
１５ａ乃至１５ｃのオン状態を判断する。このとき、各
光センサ１５ａ乃至１５ｃのオン状態は、図５に示すよ
うに歯車体１４の回転位置ひいてはハンドルのニュート
ラル位置からの回転数に依存するので、制御装置は、フ
ォトインタラプタ１５の各光センサ１５ａ乃至１５ｃの
オン状態に基づいてハンドルの回転数を判断する。

【００１９】一方、ハンドルの回転状態では、回転板１
１の回転に応じてフォトインタラプタ１２の各光センサ
１２ａ，１２ｂから回転板１１の回転量及び回転方向を
示す検出信号ＳA ，ＳB が出力されるので（図６参
照）、制御装置は、そのことに基づいてハンドルのニュ
ートラル位置からの回転位置を求めて後輪の操舵角を制
御することができる。

【００２０】上記構成のものによれば、ハンドルに連動
して回転する歯車体１４を設け、ハンドルがニュートラ
ル位置若しくはニュートラル位置から整数回回転された
位置に存した状態となったときは、フォトインタラプタ
１５から歯車体１４の回転位置を示す信号を出力するよ
うに構成したので、制御装置の電源がオフされた状態で
ハンドルが回転操作された場合であっても、電源のオン
により直ちにハンドルのニュートラル位置からの回転数
を制御装置に報知することができる。従って、ハンドル
がニュートラル位置に回転されたことしか報知すること
ができない従来例のものと違って、制御装置による後輪
の操舵角の制御を直ちに実行することが可能となる。

【００２１】尚、上記実施例では、回転板１１の回転
量、並びに歯車体１４の回転位置を光センサにより検出
するようにしたが、それらの検出手段として、磁気セン
サ、可変抵抗器、静電容量形検出センサ等を利用するよ
うにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の車両用ステアリングセンサによれば、ニュートラル位
置から３６０゜以内となるハンドルの回転量及び回転方
向を検出すると共に、ニュートラル位置から３６０゜を
上回るハンドルの整数回転数を検出するようにしたの
で、ハンドルのニュートラル位置からの回転位置を直ち
に検出することが可能となるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体の平面図

【図２】回転板の平面図

【図３】歯車体の平面図

【図４】フォトインタラプタの縦断面図

【図５】ハンドルの回転数と検出信号の出力状態を示す
図

【図６】検出信号の出力タイミングを示す図

【図７】従来例を示す全体の平面図

【符号の説明】

１１は回転板、１２はフォトインタラプタ（回転量検出
手段）、１４は歯車体、１５はフォトインタラプタ（回
転数検出手段）である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニュートラル位置から３６０゜以内とな
   るハンドルの回転量及び回転方向を当該ハンドルと一体
   で回転する回転板の回転に応じて検出する回転量検出手
   段と、ニュートラル位置から３６０゜を上回る前記ハン
   ドルの整数回転数を前記ハンドルの最大回転量に対応し
   て３６０゜を上回って回転する歯車体の回転に応じて検
   出する回転数検出手段と、前記回転量検出手段及び前記
   回転数検出手段の検出状態に基づいて前記ハンドルのニ
   ュートラル位置からの回転位置を求める制御手段とを備
   えたことを特徴とする車両用ステアリングセンサ。