JPH04116718U - ロ−タリ−エンコ−ダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクリメンタル型のロ−タリエンコ−ダに
於いて、エンコ−ダの動作が基準位置から離れた位置か
ら開始する場合に、まず、その開始点（初期位置）が基
準位置に対してどれだけの回転角にあるかを検出し、然
る後に通常の回転角検出動作を行なう。 【構成】 車両のハンドルシャフト等の回転をスリット
円盤に伝達する過程に２個の永久磁石を介在させ、一方
の磁石を駆動（ハンドル）側に、他方を従動（スリット
円盤）側に配置して、磁石の結合によって回転が伝達さ
れる構造とする。さらにスリット円盤に対してモ−タを
結合し、スリット円盤はハンドルシャフトの回転かモ−
タの回転か、いずれか一方によって駆動される構造とな
っている。モ−タは装置の始動時にスリット円盤を３６
０度回転させ、これによって演算回路が基準位置を検出
すると共に、初期位置の基準位置に対する回転角を計算
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はロ−タリ−エンコ−ダに関し、特に自動車等のハンドルの回転角を監 視する為の初期位置検出の可能なロ−タリ−エンコ−ダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、ナビゲ−ション装置を搭載した自動車が普及してきたが、この装置は一 般に運転者の容易に視認し得る位置に、現に車両を運行している地域の地図を表 示し、その地図上に車両の現在位置を示す事によって、運転者に情報を提供する 。この様な装置を稼働させる為には、運行中の車両の進行方向、進行速度を常時 監視して、地図上に車両の現在位置を刻々に表示しなければならない。ロ−タリ −エンコ−ダはこのハンドルの回転を検出して車両の進行方向に関する情報をナ ビゲ−ション装置に伝える。

【０００３】 この様なロ−タリ−エンコ−ダは第１図Ａ，Ｂに示す如く、シャフトに取り付 けられた円盤を有し、この円盤の外周に近い円周上に多数のスリット状の開口が 設けられている。円盤の片方の面の近くには例えばダイオ−ドのような光源が円 盤からは独立して配置されており、その反対側には受光用のフォトセルが光源に 対向する様に配置されている。

【０００４】 この様な構成のエンコ−ダは、ハンドルの一方向への最大回転量をエンコ−ダ の１回転に変換するカプリング機構を介して、ハンドルのシャフトに連結されて いるので、ハンドルが回転されると、エンコ−ダの円盤も回転し、光線がある時 は遮蔽され、ある時はスリットを通過する。これによって光源の前を通過するス リットをかぞえればハンドルの回転角を知る事が出来る。更に、適当に位置をか えて第２の光源と受光素子をもうければ、第２図に示す如く位相の異なる二つの ｏｎ／ｏｆｆ相（Ａ相とＢ相）を得るので両者を比較すれば回転の方向を知る事 が出来る。さらにこのスリット列とは別の円周上に一個のスリットを、前輪が真 正面に向けられた時のハンドル位置に対応する様に設け、第３の光源と受光素子 とを設けるならば（Ｚ相）、このスリットが光源を横切った瞬間に前輪が真正面 に向けられた事を検出し、この点を基準位置として左右への回転量を知る事が出 来る。

【０００５】

【本考案が解決しようとする課題】

然しながら、車両は停車される時に必ずハンドルが基準位置に置かれていると は限らない。この車両を再始動し、運転する場合、Ｚ相が検出されるまでは、エ ンコ−ダは基準位置に対する回転角を検出する事が出来ないままに車両は進行す ると言う問題がある。

【０００６】 上記の問題は光源を横切るスリットの数をカウントして角度を検出するインク リメンタル型に於いて生じる。角度の絶対値をたとえば８ビットのコ−ドで表現 すればＺ相が無くとも基準位置からの角度を知る事は可能であるが多数のスリッ トと光源、受光素子を必要とし、装置が大きくなり、コストも高くなるという欠 点がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記の問題に鑑み、インクリメンタル型のロ−タリ−エンコ−ダにお いて、車両を運転するにさいして、電源投入後、車両が運行可能状態になる前に 、すばやくハンドルが如何なる角度に置かれているかを検出するための小型で信 頼性の高い装置を提供する。

【０００８】 上記の課題を実現するために、本考案はハンドル回転伝達部、シャフト結合部 とモ−タとからなる装置を提供する。ハンドル回転伝達部は車両の運行中、ハン ドルの回転を永久磁石によってシャフト結合部に伝達する部分で、永久磁石ホル ダ、永久磁石とメインシャフトとから構成されている。シャフト結合部とは前記 のメインシャフトと後述するモ−タのシャフトの動きを結合する部分であると同 時にハンドルの回転角度を検出する部分であり、スリット円盤、シャフトアタッ チメントと第２の永久磁石から構成されている。モ−タは車両の電源投入によっ て前記のスリット円盤を１回転させる。

【０００９】

【作用】

スリット円盤が停止している位置から３６０度回転すれば、その過程で必ず一 度Ｚ相のスリットが検出される事を利用して停止時におけるハンドルの基準位置 からの角度を検出する事ができる。この様にして、車両が発進する前にＺ相を検 出して現在のハンドルの向きをエンコ−ダに確認させる事によって、爾後のハン ドル操作にただちにフォロ−する事が出来る。

【００１０】

【実施例】

本考案の実施例を図面を参照して以下に説明する。 第３図は本考案のロ−タリ−エンコ−ダ１を車両のハンドルの回転角の検出に 応用したときのシステムの構成を示している。カプリング機構２はハンドル３の 回転をエンコ−ダのメインシャフトに伝える。演算部４はスリット円盤の回転を 検出して回転角と回転方向を計算する。

【００１１】 エンコ−ダの構造は第４図に断面図で示されている。本エンコ−ダは筐体１０ の中にモ−タ２０、ハンドル回転伝達部３０、シャフト結合部４０と回路部５０ を収容して構成されている。

【００１２】 ハンドル回転伝達部３０は永久磁石ホルダ３１、第１の永久磁石３２とメイン シャフト３３とから構成されている。シャフト結合部４０はスリット円盤４１、 シャフトアタッチメント４２及び第２の永久磁石４３とから構成されている。モ −タ２０はステッピングモ−タである。回路部５０は断面「コ」の字型のケ−ス に収容された光源と受光素子とから成るフォトインタラプタ、及び演算回路とか ら構成されている。

【００１３】 メインシャフト３３はカプリング機構２を介してハンドルのシャフトに結合さ れており、ハンドルの回転に相応する回転をする。このシャフト３３は筐体１０ の壁と筐体の内部に設けられたシャフトアタッチメント４２とによって回転可能 に支持されている。永久磁石ホルダ３１はメインシャフト３３に固定されており 、メインシャフトと共に回転する。永久磁石ホルダ３１には一個の永久磁石３２ が取り付けられている。

【００１４】 スリット円盤４１はその外周に近い円周上に多数のスリットと、それとは別の 円周上に１個のＺ相のスリットとを持っている。この円盤４１はハンドル位置伝 達部のメインシャフト３３の軸線上に配置されて、シャフトアタッチメント４２ に固定されている。この円盤の中心はド−ナツ状の開口になっており、その直径 はメインシャフト３３の直径より大きいので円盤４１はメインシャフト３３には 接触していない。またこのスリット円盤４１には第２の永久磁石４３が取り付け られており、中心からの距離は第１の永久磁石と同一であるが、両磁石は吸着し 合う様に極性が反転してある。更に第２の永久磁石は、第１の永久磁石と結合し た状態で、ハンドルが真正面に置かれている場合に、基準位置であるＺ相が検出 される位置に取り付けられなければならない。

【００１５】 モ−タ２０はその軸２１がメインシャフト３３と同一の軸線上に来る様に配置 されて筐体１０の内部に固定されている。モ−タの軸２１にはシャフトアタッチ メント４２が取り付けられているが、とメインシャフト３３とは直接には結合し ていない。

【００１６】 この構成で、モ−タ１０に通電していない時にメインシャフト３３が回転する と永久磁石ホルダ３１と共に第１の磁石３２が回転する。第２の永久磁石４３は 第１の磁石と一緒に回転するので、スリット円盤４１が回転し、シャフトアタッ チメント４２に回転を伝える。シャフトアタッチメント４２にはモ−タの軸２１ が取り付けられているので、モ−タ２０は空転する。スリット円盤４１の回転か らハンドルの回転角が検出される。これが車両の運行中のモ−ドである。

【００１７】 逆にハンドルが静止している状態でモ−タ２０に通電したときは、モ−タの回 転はシャフトアタッチメント４２を経てスリット円盤４１に伝えられる。この時 は第１の永久磁石３２は第２の永久磁石４３と一緒に回転することは出来ないの で磁力にさからってスリット円盤４１だけが回転する。この回転は正確に３６０ 度行なはれるので第２の永久磁石４３は再び第１の永久磁石３２と結合した状態 に戻る、然しこの回転の間にＺ相のスリットを検出するので、そこからスリット 円盤の停止位置までの角度が計算出来る。これが車両の運行直前のハンドル角確 認モ−ドである。

【００１８】 今、車両が運行されている場合、モ−タ２０は通電されていないので、ハンド ルの回転はエンコ−ダのメインシャフトに伝えられ、更にスリット円盤に伝えら れる。ここでフォトインタラプタ５１によってスリットがカウントされ、ハンド ルの回転が検出される。車両が停車され、電源が切られる時、ハンドルは常に直 進の状態に置かれるとは限らない。即ちＺ相のスリットは電源が切られる時点で は検出されていない場合が多い。

【００１９】 この様な状態の車両を再起動するとエンコ−ダは基準がどこにあるかがわから ないので回転角を検出出来ない。そこで車両を再起動するべく電源が投入される と直ちにモ−タ２０に通電され、このモ−タをステッピングモ−タとする事によ って、正確に１回転させられたスリット円盤は再び第１の永久磁石に吸着された 位置にて止まる。

【００２０】 この回転の過程で必ずＺ相が検出され、そこからの回転角度が検出されるので 、車両が停止している状態でのハンドルの回転角が検出され、これを初期位置と して記憶した後、モ−タへの通電は停止される。然る後車両は運転可能状態にな り、エンコ−ダは通常の運行モ−ドとなる。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明した如く、本考案は車両の電源が再投入された時、ハンドルが如何な る回転角に置かれて車両が停止状態に置かれているか、即ち、再始動に際してハ ンドルの初期位置を検出するための小型、軽量で信頼性の高い装置を持ったロ− タリ−エンコ−ダを提供する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のロ−タリ−エンコ−ダの概念図である。

【図２】インクリメンタル型ロ−タリ−エンコ−ダが検
出するＡ，Ｂ，Ｚ相の波形である。

【図３】ロ−タリ−エンコ−ダをハンドルの回転の検出
に応用した時のシステムの構成図である。

【図４】本考案の初期位置検出可能なロ−タリ−エンコ
−ダの断面図である。

【符号の説明】

１ ロ−タリ−エンコ−ダ ２ カプリング機構 ３ ハンドル ４ 演算部 １０ 筐体 ２０ モ−タ ３０ ハンドル回転伝達部 ３１ 永久磁石ホルダ ３２ 第１の永久磁石 ３３ メインシャフト ４０ シャフト結合部 ４１ スリット円盤 ４２ シャフトアタッチメント ４３ 第２の永久磁石 ５０ 回路部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドル回転伝達部、シャフト結合部と
   モ−タとから構成され、該ハンドル回転伝達部は第１の
   永久磁石を有し、該シャフト結合部はスリット円盤と第
   ２の永久磁石を有し、車両の運行中は第１と第２の永久
   磁石は互いに結合しており、車両が停止状態から始動す
   る際に、該モ−タが前記のスリット円盤を、第１と第２
   の永久磁石の磁力に抗して、１回転させる事によって停
   止中の車両のハンドルの回転角を検出する事を特徴とす
   る初期位置検出の可能なロ−タリ−エンコ−ダ。