JPH08101027A - ステアリングホイールの回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステアリングホイールの回転角度を精度良く
検出する。 【構成】 ステアリングホイール１１の中心部下面側に
円筒状をなすスリット板１４を同心状に取り付ける。ス
リット板１４には周方向に沿ってスリット１５が所定間
隔で形成され、透光部Ｔおよび遮光部Ｓを構成してい
る。このスリット板１４を挟むようにして回転角度検出
器１６の投光部１７および受光部１８が配設されてい
る。ステアリングホイール１１が回転されると、これと
一体となってスリット板１４が回転するので、回転角度
検出器１６は、スリット１５の通過に応じて受光状態と
遮光状態を検出するようになり、回転角度に応じた信号
を検出することができるようになる。投光部１７，受光
部１８には２対のＬＥＤ１９，フォトトランジスタ２０
がスリット１５の幅の半分の幅をずらした位置に設けら
れているので、両者の検出位相に応じて回転方向も検出
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステアリングホイール
の回転角度を検出するステアリングホイールの回転角度
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のものとしては、例えば、図
６および図７に示すようなものがある。このものは、ス
テアリングシャフト１の上端部にはステアリングホイー
ル２が固定されており、そのステアリングホイール２の
下面中央部には回転角度検出用の部材を兼ねた円筒状の
連結部材３がステアリングシャフト１に挿通された状態
で配置されている。この連結部材３の上端部には、図７
に示すように、周上に３個のピン３ａが形成されてお
り、このピン３ａはステアリングホイール２の対応する
位置に形成された嵌合凹部２ａ内に挿通されている。そ
して、ステアリングホイール２が回転するのに伴ってピ
ン３ａを介して連結部材３が回転されるようになってい
る。

【０００３】回転角度検出器４は、円環状をなすケース
５内に回転可能に設けられた円環状をなす回転部６を有
するもので、ステアリングシャフト１に挿通された状態
で連結部材３の下端部に配置され、ケース５は図示しな
い支持部に固定されている。回転部６には、内径方向に
突出する係合ピン６ａが形成されており、連結部材３の
下端部に軸方向に沿って形成された係合用の切欠部３ｂ
に係合するように配置されている。回転部６の外周部に
はにはリング状のスリット板７が固定されており、これ
には円周方向に沿って多数のスリットが形成されてい
る。ケース５側にはスリット板７を外周部から挟むよう
にしてフォトインターラプタ８が配設されている。

【０００４】上記構成により、ステアリングホイール２
が回転されると、これに伴って連結部材３が回転され、
さらに回転角度検出器４の回転部６が回転されるように
なる。すると、回転部６のスリット板７が回転すること
により、フォトインタラプタ８がスリット板７のスリッ
トを通過する光の受光信号を検出することにより、その
受光信号の大きさと位相とからステアリングホイール２
の回転角度や回転方向に相当する信号を得ることができ
るようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、回
転角度検出器４を組み付けるときに、その回転軸中心を
ステアリングシャフト１の回転軸中心と完全に一致させ
ることは難しく、組み付け精度として多少の誤差を見込
んでおく必要がある。このため、両者の回転軸中心の位
置がずれている場合でも回転角度検出器４の回転部６を
円滑に回転させるために、例えば、ステアリングホイー
ル２の嵌合凹部２ａと連結部材３の係合ピン３ａとの間
および連結部材３の切欠部３ｂと回転部６の係合ピン６
ａとの間のそれぞれの回転方向に、所謂ガタと呼ばれる
寸法的な余裕を持たせている。

【０００６】しかしながら、このようなガタを持たせる
ことから、逆に、ステアリングホイール２を一方向にの
み回転させる場合には回転角度検出器４の回転部６がこ
れに追随して回転することができるが、反対方向に回転
される場合には、上記ガタの分だけステアリングホイー
ル２が空回りした後に回転部６が回転されるようになる
ことになり、したがって、ステアリングホイール２の回
転を回転角度検出器４の回転部６に精度良く伝達するこ
とができず、回転角度の検出精度を向上できないという
不具合がある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ステアリングホイールの回転角度を回
転方向にかかわらず精度良く検出することができるよう
にしたステアリングホイールの回転角度検出装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のステアリングホ
イールの回転角度検出装置は、円筒状をなす周壁部を有
し、その周方向に沿った全周に所定幅の透光部と遮光部
とを交互に複数個配置してなり、ステアリングホイール
にその回転中心と同心状に固定される検出部材と、投光
部および受光部を有し、その投光部からの光を前記検出
部材の透光部を介して受光部にて受光するように配置さ
れる回転角度検出手段とを設けて構成したところに特徴
を有する（請求項１）。

【０００９】また、前記回転角度検出手段を、その投光
部と受光部とが前記検出部材の周壁部を挟んで対向する
ように配置する構成とすると良い（請求項２）。

【００１０】さらに、前記回転角度検出手段を、前記検
出部材の周壁部の内側あるいは外側のいずれか一方側に
前記投光部および受光部を前記ステアリングホイールの
回転軸方向に並べた状態に配置すると共に、前記検出部
材の周壁部の前記回転角度検出手段の配置側と反対の壁
面に沿うように配置され、前記回転角度検出手段の投光
部から前記検出部材の透光部を介して入射する光を前記
ステアリングホイールの回転軸方向にずらして反射する
ことにより前記受光部に光路を反転する光路反転部材を
設けて構成することが好ましい（請求項３）。

【００１１】そして、前記光路反転部材を、前記検出部
材と同心状の円環状をなすプリズム体により形成するこ
とができる（請求項４）。

【００１２】

【作用】請求項１記載のステアリングホイールの回転角
度検出装置によれば、ステアリングホイールが回転操作
されるとこれと一体となって検出部材が回転されるよう
になり、回転角度検出手段の投光部から出力される光
は、検出部材の周壁部に形成された透光部および遮光部
が回転移動することにより交互に受光状態と遮光状態と
される。受光部においては、その透光部を介して得られ
る受光状態時の受光信号が遮光部により遮光されて受光
信号がなくなることから、透光部が１個分移動したこと
を検出することができるようになる。透光部と遮光部と
の間隔は所定間隔で設定されているので、１回の受光信
号により検出部材が回転した角度を検出することができ
るようになり、以下、受光信号の検出回数をカウントす
ることによりステアリングホイールの回転角度を検出す
ることができるようになる。

【００１３】そして、上述の場合に、検出部材はステア
リングホイールと一体となって回転するので、これを回
転角度検出手段により直接検出することでステアリング
ホイールの回転方向にかかわらず常にその回転角度を精
度良く検出することができるようになる。また、検出部
材を円筒状の周壁部から構成しているので、ステアリン
グホイールの組み付け精度によってステアリングの回転
軸方向に対する位置ずれがある場合でも、その誤差分を
吸収することができるようになり、位置決め作業が簡単
になる。

【００１４】請求項２記載のステアリングホイールの回
転角度検出装置によれば、回転角度検出手段の投光部と
受光部とが検出部材の周壁部を挟んで対向状態に配置さ
れているので、回転角度検出手段の投光部と受光部との
間に検出部材の透光部が位置するときに受光部により受
光状態となり、遮光部が位置するときに遮光状態となる
透過形の検出方式で検出することができるようになる。
これにより、回転角度検出手段をフォトインタラプタな
どを使用する簡単な構成で実施することができるように
なる。

【００１５】請求項３記載のステアリングホイールの回
転角度検出装置によれば、光路反転部材により、検出部
材の透光部を介して透過する光を折り返し戻すようにす
ることができるので、回転角度検出手段の投光部と受光
部とを検出部材の周壁部の内側あるいは外側のいずれか
一方側に並べて配置した構成とすることができ、組み付
け作業を簡単にすることができ、ステアリングホイール
の回転軸中心位置がずれている場合でも、組み付けの位
置精度による不具合の発生を極力防止することができる
ようになる。

【００１６】請求項４記載のステアリングホイールの回
転角度検出装置によれば、検出部材の透光部を介して入
射する光をプリズム体により構成した光路反転部材によ
り反射させる構成としているので、光路反転部材を透明
なプラスチックなどを成形したプリズム体を用いること
により簡単に形成することができると共に、光を効率良
く反射させることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について、図１
ないし図３を参照しながら説明する。図１は、全体構成
の縦断側面を示すもので、自動車などの運転席部に配設
されるステアリングホイール１１（図中には回転中心の
近傍部分のみを示している）は、床部側から設けられた
ステアリングシャフト１２の先端部に固定されている。
ステアリングシャフト１２には方向指示器の設定をキャ
ンセルするための円筒状をなすキャンセルカム１３が挿
通されている。そのキャンセルカム１３の上端部周縁に
はステアリングホイール１１の下面側に形成された凹部
１１ａと嵌合する係合ピン１３ａが形成されており、こ
れにより、ステアリングホイール１１の回転に伴ってキ
ャンセルカム１３が回動されるようになっている。

【００１８】また、ステアリングホイール１１の下面部
には検出部材としてのスリット板１４が固定されてい
る。このスリット板１４は、図２にも示すように、円筒
状をなす周壁部１４ａを有するもので、ステアリングホ
イール１１の回転中心と同心円の位置に配置固定されて
いる。このスリット板１４の周壁部１４ａは、全周に渡
って所定間隔でスリット１５が形成された櫛歯状の形状
とされており、そのスリット１５の部分を透光部Ｔとし
て、歯の部分を遮光部Ｓとして機能させるようになって
いる。なお、スリット１５の軸方向に沿った長さ寸法
は、後述するように組み付け誤差を考慮した所定長さ寸
法以上となるように形成されている。

【００１９】回転角度検出器１６は、投光部１７と受光
部１８とが互いに対向するように「コ」字状に形成され
たフォトインタラプタの構成とされている。そして、回
転角度検出器１６は、投光部１７と受光部１８との間に
スリット板１４が位置するように図示しない支持部に固
定されている。また、回転角度検出器１６の投光部１７
には投光素子として２個のＬＥＤ１９，１９（一方のみ
図示）がスリット板１４の周方向に沿ってスリット１５
の半分の幅寸法の間隔を存して並んだ状態に配設されて
おり、受光部１８には受光素子として２個のフォトトラ
ンジスタ２０，２０がそれぞれＬＥＤ１９，１９に対向
する位置に設けられている。

【００２０】次に、本実施例の作用について図３も参照
して説明する。ステアリングホイール１１が回転される
と、これに伴って、下面側に固定されているスリット板
１４が一体となって回転するようになる。すると、回転
角度検出器１６の投光部１７と受光部１８との間にはス
リット１５がその回転角度に応じた個数分だけ移動する
ようになる。これにより、２対のＬＥＤ１９とフォトト
ランジスタ２０との光軸がスリット板１４によって透光
状態となったり遮光状態となったりして、フォトトラン
ジスタ２０，２０の受光信号の出力状態が、図３に示す
ように、それぞれ、受光状態で「Ｈ」レベル，遮光状態
で「Ｌ」レベルとなるように変化していくようになる。

【００２１】スリット１５のピッチは所定寸法で設定さ
れているので、１個分に対応する回転角度が決まってい
るから、「Ｈ」レベルの受光回数によって対応するステ
アリングホイール１１の回転角度を得ることができる。
また、２対のＬＥＤ１９およびフォトトランジスタ２０
の出力の変化の仕方から出力波形のずれが異なるので、
これによってステアリングホイール１１が右方向に回転
されたのか左方向に回転されたのかを検出することがで
きるようになる。

【００２２】また、上述のように検出を行う構成におい
ては、ステアリングホイール１１の位置が組み付け状態
によっては、ステアリングシャフト１２方向に多少のず
れを生ずる場合があるが、スリット板１４のスリット１
５をステアリングシャフト１２の方向に所定長さ寸法で
設ける構成としているので、ずれが生ずる場合でもこれ
に悪影響を受けることなく検出動作を実施できる構成と
なっている。

【００２３】このような本実施例によれば、ステアリン
グホイール１１にスリット板１４を設けて回転角度検出
器１６により直接回転を検出するので、ステアリングホ
イール１１の回転方向にかかわらず常にその回転角度を
精度良く検出することができるようになる。

【００２４】また、スリット板１４を所定寸法の円筒状
に形成してこれにスリット１５を形成するようにしてい
るので、回転角度検出器１６とスリット板１４の相対位
置がステアリングシャフト１２の方向にずれる場合でも
検出動作に支障を来すことがなくなる。

【００２５】さらに、回転角度検出器１６を投光部１７
と受光部１８とが互いに対向するように「コ」字状に配
置する構成としたフォトインタラプタを使用することが
できるので、簡単かつ安価な構成とすることができるよ
うになる。

【００２６】図４および図５は本発明の第２の実施例を
示すもので、以下、第１の実施例と異なる部分について
説明する。すなわち、本実施例においては、スリット板
１４の外周側に光路反転手段としての円環状をなすプリ
ズム体２１を設けると共に、スリット板１４の内側に回
転角度検出器２２を設ける構成としたところが異なる部
分である。

【００２７】この場合、プリズム体２１は、例えば透明
樹脂を成形することにより形成されるもので、図示のよ
うに断面が直角二等辺三角形状をなし、その斜辺に対応
する面がスリット板１４の周壁部１４ａの外側に接する
ように取り付けられている。一方、回転角度検出器２２
の投光部２３および受光部２４はステアリングシャフト
１２の軸方向に沿った上下方向に並んで位置するように
配置されており、それぞれ２対のＬＥＤ１９，１９、フ
ォトトランジスタ２０，２０がスリット板１４の周方向
に沿って所定間隔を存した状態に設けられている。

【００２８】上記構成によれば、投光部２３のＬＥＤ１
９から外側に向けて出力される光は、スリット板１４の
透光部Ｔが光軸に位置する場合にプリズム体２１の内部
に侵入するようになる。プリズム体２１内では、図示の
ように、直角をなす２つの面で反射を繰り返すことによ
り入射方向と同じ方向に折り返すように反射するように
なってその光路をステアリングシャフト１２の軸方向に
沿ってずれた位置で反転するようになり、再びスリット
板１４の透光部Ｔを介して受光部２４のフォトトランジ
スタ２０側に投射されるようになる。

【００２９】このような第２の実施例によれば、第１の
実施例における効果に加えて、プリズム体２１を設けて
投光部２３からの光がスリット板１４の透光部Ｔを介し
て入射したときには折り返して反射するようにしたの
で、回転角度検出器２２をスリット板１４の一方側であ
る内側に設ける構成とすることができるようになり、組
み付け性の向上も図ることができる。

【００３０】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。プリズ
ム体２１はスリット板１４に固定しても良いし、回転角
度検出器２２側に固定しても良い。プリズム体２１をス
リット板１４の内側に配置すると共に回転角度検出器２
２を外側に配置する構成としても良い。光路反転部材
は、プリズム体２１と同等の反射面を有する反射体を用
いて構成しても良い。透光部Ｔは透光性を有する部材に
より形成しても良い。２組の投光素子と受光素子は一体
に設ける構成としても良いし、周方向に所定ピッチ分離
れた位置に別途に設ける構成としても良い。受光部２４
は、フォトトランジスタ以外に、フォトダイオードや他
の受光素子を設ける構成としても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のステアリングホイールの回転角度検出装置によれば、
次のような効果が得られる。すなわち、請求項１記載の
ステアリングホイールの回転角度検出装置によれば、ス
テアリングホイールに円筒状をなす検出部材を直接取り
付けて一体に回転するように構成すると共に、回転角度
検出手段の投光部からの光を前記検出部材の透光部を介
して受光部にて受光するように配置する構成としたの
で、ステアリングホイールの回転角度を直接検出するこ
とができるようになり、その回転方向にかかわらず常に
精度良く回転角度を検出することができ、しかも、ステ
アリングホイールの組み付け精度によってステアリング
シャフト方向へのずれが生じた場合でも、検出部材の周
壁部をある程度の寸法に設定しておくことによりその誤
差を吸収して確実に検出可能とすることができるという
優れた効果を奏する。

【００３２】請求項２記載のステアリングホイールの回
転角度検出装置によれば、回転角度検出手段の投光部と
受光部とを検出部材の周壁部を挟んで対向状態に配置す
る構成としたので、回転角度検出手段をフォトインタラ
プタなどを使用する簡単な構成で実施することができる
という優れた効果を奏する。

【００３３】請求項３記載のステアリングホイールの回
転角度検出装置によれば、光路反転部材により、検出部
材の透光部を介して透過する光を折り返し戻すようにす
ることができるので、回転角度検出手段の投光部と受光
部とを検出部材の周壁部の内側あるいは外側のいずれか
一方側に並べて配置した構成とすることができ、組み付
け作業を簡単にすることができ、ステアリングホイール
の回転軸中心位置がずれている場合でも、組み付けの位
置精度による不具合の発生を極力防止することができる
という優れた効果を奏する。

【００３４】請求項４記載のステアリングホイールの回
転角度検出装置によれば、検出部材の透光部を介して入
射する光をプリズム体により構成した光路反転部材によ
り反射させる構成としているので、光路反転部材を透明
なプラスチックなどを成形することにより簡単に形成す
ることができると共に、光を効率良く反射させることが
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す全体構成の縦断側
面図

【図２】スリット板の側面図

【図３】検出信号の波形図

【図４】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図５】図２相当図

【図６】従来例を示す図１相当図

【図７】連結部材の上面図

【符号の説明】

１１はステアリングホイール、１２はステアリングシャ
フト、１４はスリット板（検出部材）、１４ａは周壁
部、１５はスリット（遮光部Ｓ）、Ｔは透光部、１６，
２２は回転角度検出器（回転角度検出手段）、１７，２
３は投光部、１８，２４は受光部、１９はＬＥＤ、２０
はフォトトランジスタ、２１はプリズム体（光路反転部
材）である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状をなす周壁部を有し、その周方向
   に沿った全周に所定幅の透光部と遮光部とを交互に複数
   個配置してなり、ステアリングホイールにその回転中心
   と同心状に固定される検出部材と、 投光部および受光部を有し、その投光部からの光を前記
   検出部材の透光部を介して受光部にて受光するように配
   置される回転角度検出手段とを具備したことを特徴とす
   るステアリングホイールの回転角度検出装置。
2. 【請求項２】 前記回転角度検出手段は、その投光部と
   受光部とが前記検出部材の周壁部を挟んで対向するよう
   に配置されていることを特徴とする請求項１記載のステ
   アリングホイールの回転角度検出装置。
3. 【請求項３】 前記回転角度検出手段は、前記検出部材
   の周壁部の内側あるいは外側のいずれか一方側に前記投
   光部および受光部を前記ステアリングホイールの回転軸
   方向に並べた状態に配置してなり、 前記検出部材の周壁部の前記回転角度検出手段の配置側
   と反対の壁面に沿うように配置され、前記回転角度検出
   手段の投光部から前記検出部材の透光部を介して入射す
   る光を前記ステアリングホイールの回転軸方向にずらし
   て反射することにより前記受光部に光路を反転する光路
   反転部材を設けて構成したことを特徴とする請求項１記
   載のステアリングホイールの回転角度検出装置。
4. 【請求項４】 前記光路反転部材は、前記検出部材と同
   心状の円環状をなすプリズム体により形成されているこ
   とを特徴とする請求項３記載のステアリングホイールの
   回転角度検出装置。