JPH0545508U - ロータリーエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクリメンタル型のロータリーエンコーダ
において、パルサーの回転回数を判別する装置を内蔵さ
せ、減速カプリング機構によりエンコーダを１回転のみ
の使用範囲としていたものを多数回転で使用可能にす
る。 【構成】 メインシャフト３３の回転運動を伝達する永
久磁石ホルダ３１の外周に切られた送りネジとかみ合う
送り溝を持ったスライダ５１を送りネジ機構により直線
変動させ、その先端に取付けられた第３の永久磁石５３
と第３の磁気センサ６３との空間距離に比例した出力に
よりメインシャフトの回転回数を判別する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ロータリーエンコーダに関し、特に自動車などのハンドルの回転角 を監視するための初期位置検出の可能なロータリーエンコーダに関するものであ る。

【０００２】

【従来の技術】

近年、ナビゲーシ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ことによって、運転者に情報を提供 する。このような装置を稼働させるためには、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。 ロータリーエンコー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 情報をナビゲーション装置に伝える。

【０００３】 このようなロータリーエンコーダは、図８Ａ，Ｂに示す如く、シャフトＡ１に 取付けられた円筒Ａ２を有し、この円筒の外周に多数のプラスチック磁石Ａ３が 設けられている。このプラスチック磁石とある間隙をもって磁気に反応する磁気 抵抗素子やホール素子などの磁気センサＡ４が対向するように配置されている。

【０００４】 このような構成のエンコーダは、ハンドルの一方向への最大回転量をエンコー 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、エンコーダの円筒も回転し、プラスチッ ク磁石の磁力線が、ある時は磁気センサに到達しある時は到達しない。これによ って磁気センサの前を通過するプラスチック磁石の数を数えれば、図９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ことができる。更に、このプラスチック磁石列とは別の円 周上に一組のプラスチック磁石Ａ５を、前輪が真正面に向けられた時のハンドル の位置に対応するように設け、第３の磁気センサを設けるならば（Ｚ相）、この プラスチック磁石が磁気センサを横切った瞬間に前輪が真正面に向けられたこと 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ことができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、ハンドルの一方向への最大回転量をエンコーダの１回転に変換 するカプリング機構を使用することには、ロータリーエンコーダの機構部を複雑 にし、大型化させてしまう。更に、回転角度の分解能を向上させるためには、パ ルサー（円筒）径を大きくとり、プラスチック磁石の数を増やすか、プラスチッ ク磁石の形状を小さくし、プラスチック磁石の数を増やさなければならないとう 問題がある。

【０００６】 本考案は上記の問題に鑑み、インクリメンタル型のロータリーエンコーダにお いて、ハンドル回転数を判別する装置を内蔵させ、多回転で使用できる小型で信 頼性の高い装置を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

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 、モータとハンドル回転数判別部とから構成され、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し、更に、ネ ジ送り機構によってハンドル回転数判別部に伝達する部分で、外周に雄ネジを切 った永久磁石ホルダ、第１の永久磁石とメインスフトから構成されており、シャ フト結合部は、前記のメインシャフトと後述するモー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、プラスチ ック磁石群を有するシャフトアタッチンントと第２の永久磁石から構成されてい る。 ハンドル回転数判別部は、前記ハンドル回転伝達部の回転運動をネジ送り機構に より直線運動に変換しハンドルの回転数を検出する部分であり、送り溝を有する スライダ、第３の永久磁石とスライダの直線運動を補助するスライダホルダから 構成されている。 モータは車両の電源投入によって、前記のプラスチック磁石群を有するシャフト アタッチメントを１回転させる。

【０００８】

【作用】

プラスチック磁石群を有するシャフトアタッチメント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２相のプラスチック磁石が検出される こと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ことが できる。一方、ハンドル回転伝達部に結合されたハンドル回転数判別部の第３の 永久磁石の位置を検出することにより停止時におけるハンドルの基準位置からの 回転数を検出することができる。このようにして、車両が発信する前にＺ相とハ ンドル回転数を検出して現在のハンドルの向きをエンコーダに確認させることに よって、爾後のハンドル操作にただちにフォローすることできる。

【０００９】

【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。

【００１０】 図７は本考案のロータリーエンコーダ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構成を示している。被検出体（ハンドル）２とロータリー エンコーダ１とは回転比１：１で連結されている。演算部３は、ロータリーエン コーダ１内のモータ２０を駆動するための回路とロータリーエンコーダ１より得 られるハンドル回転角度信号とハンドル回転数信号を検出し演算を行なう回路よ り構成される。

【００１１】 エンコーダの構造は図１に断面図で示されている。本エンコーダは筐体１０の 中にモータ２０、ハンドル回転伝達部３０、シャフト結合部４０、ハンドル回転 数判別部５０と回路部６０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はシャフトアタッチ メント４１、プラスチック磁石群（Ａ，Ｂ相）４２、プラスチック磁石（Ｚ相） ４３と第２の永久磁石４４とから構成されている。ハンドル回転数判別部５０は スライダ５１、スライダホルダ５２と第３の永久磁石５３とから構成されている 。

【００１３】 モータ２０はステッピングモータである。回路部６０は第１の磁気センサ（Ａ ，Ｂ相）６１、第２の磁気センサ（Ｚ相）６２、第３の磁気センサ６３、及び演 算回路とから構成されている。

【００１４】 メインシャフト３３は、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。 このメインシャフト３３は筐体１０の壁と筐体の内部に設けられてシャフトアタ ッチメント４１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が取付けられている。

【００１５】 シャフトアタッチメント４１は回路部６０に対応する側の面の外周に近い円周 上に多数のプラスチック磁石群４２とそれとは別の円周上に一組のプラスチック 磁石（Ｚ相）４３とを持っている。又反対側の面上に第２の永久磁石４４が取付 けられており、中心からの距離は第１の永久磁石３２と同一であるが、両磁石は 吸着し合うように極性が反転してある。更に第２の永久磁石４４は、第１の永久 磁石３２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付けられなければならない。又シャフトアタッチ メント４１は、モータシャフト２１がメインシャフト３３と同一の軸線上にくる ように配置されて筐体１０の内部に固定されたモータ２０のモータシャフト２１ に取付けられているが、メインシャフト３３とは直接には結合していない。

【００１６】 スライダ５１は、図４に示すように、上面に送り溝を有し側面には図５に示す スライダホルダ５２の溝に摺動可能な様に取付けられるための突起を有し、その 先端には第３の永久磁石５３が取付けられている。又スライダホルダ５２と摺動 可能な様に取付けられたスライダ５１が、その送り溝と図３に示す前記永久磁石 ホルダ３１の外周に切られた送りネジとがかみ合うように、スライダホルダ５２ を筐体１０の内面に固定されている。更に、ハンドルが真正面に置かれている場 合に、回路部６０の第３の磁気センサ６３の出力が図６に示すように出力Ｖ2近 辺になるような位置にスライダ５１が存在しなければならない 。

【００１７】 この構成で、モータ２０に通電していないときにメインシャフト３３が回転す ると永久磁石３１と共に第１の永久磁石３２が回転する。第２の永久磁石４４は 第１の永久磁石と一緒に回転するので、シャフトアタッチメント４１が回転する 。シャフトアタッチメントにはモータシャフト２１が取付けられているので、ハ ンドルの回転角が検出される。又永久磁石ホルダ３１の回転に伴って送りネジ機 構によってスライダ５１が直線変位をし、先端に取付けられた第３の永久磁石５ ３と第３の磁気センサ６３との空間距離が変位する。この辺に比例して第３の磁 気センサ６３の出力が変化するためハンドルの回転数を検出することができる。 これが車両の運行中のモードである。

【００１８】 逆にハンドルが静止している状態でモータ２０に通電したときは、モータの回 転はシャフトアタッチメント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４４と一緒に回転することはできないので磁力に逆らってシャフ トアタッチメント４１だけが回転する。この回転は正確に３６０度行なわれるの で第２の永久磁石４４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相のプラスチック磁石４３を検出するので、そこからシャフトア タッチメント４１の停止位置までの角度が計算できる。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明した如く、本考案はインクリメンタル型エンコーダにおいて、ハンド ルの回転数を判別する装置を組み込むことにより、ハンドルの一方向への最大回 転量をエンコーダの１回転に変換するカプリング機構を用いることなく、回転角 度の分解能を向上させ、小型、計量で信頼性の高い装置を持ったロータリーエン コーダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のロータリーエンコーダの断面図であ
る。

【図２】シャフト結合部の説明図である。

【図３】ハンドル回転伝達部の説明図である。

【図４】スライダの説明図である。

【図５】スライダホルダの説明図である。

【図６】磁気センサの出力図である。

【図７】ロータリーエンコーダをハンドルの回転の検出
に応用したときのシステムの構成図である。

【図８】従来のロータリーエンコーダ（磁気式）の概念
図である。

【図９】インクリメンタル型ロータリーエンコーダが検
出するＡ，Ｂ，Ｚ相の波形である。

【符号の説明】

１ ロータリーエンコーダ ２ 被検出体（ハンドル） ３ 演算部 １０ 筐体 ２０ モータ ２１ モータシャフト 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 シャフトアタッチメント ４２ プラスチック磁石群（Ａ，Ｂ相） ４３ プラスチック磁石群（Ｚ相） ４４ 第２の永久磁石 ５０ ハンドル回転数判別部 ５１ スライダ ５２ スライダホルダ ５３ 第３の永久磁石 ６０ 回路部 ６１ 第１の磁気センサ（Ａ，Ｂ相） ６２ 第２の磁気センサ（Ｚ相） ６３ 第３の磁気センサ

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
   モータとから構成され、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ハンドルの回転位
   置を判別させるためのプラスチック磁石群と第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、
   該モータが前記のシャフト結合部を、第１と第２の永久
   磁石の磁力の抗して、１回転させることによって停止中
   の車両のハンドルの回転角を検出することのできる初期
   位置検出の可能なロータリーエンコーダにおいて、先端
   に第３の永久磁石を有し前記ハンドル回転伝達部の回転
   運動を直線運動に変換する機構により、第３の永久磁石
   を変位させ、ハンドルの回転数を検出することを特徴と
   する多回転初期位置検出の可能なロータリーエンコー
   ダ。