JPH0828262B2 - 電気的接続装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば車両のホーンパッド内に設けられた
ホーン（クラクション）オートドライブスイッチ等の信
号をハンドルの回転に防害されることなく車両本体の制
御部に伝達する時等に使用する電気的接続装置において
その回転角を検出することができるものに関するもので
ある。

従来の技術 従来、この種の回転角の検出装置としては、ステアリ
ングシャフトの回転センサーとして、スリット板を中央
に設けたディスクを覆う様に、２組のフォトインタラプ
タをステアリングチューブに取り付け、スリットを通過
する光のオン・オフパターンを検知してステアリングシ
ャフトの回転角を検出し、且つ、２個のセンサーの位相
差によりステアリングホイールの右回転，左回転を識別
するようなものであった。

又、実開昭58-145506号公報の第２図に示すような、
ハンドル直下の円環状箱体内に上例と同様のスリット板
を設け、フォトインタラプタをセンサーとして配置する
ようなものもあった。

更に、初期位置を検出する方法としては、特開昭60-1
58313号公報の第１図，第２図に示す様な、二列に配置
したスリットと二組のフォトインタラプタと摩擦機構を
組み合せるような方法が提案されている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、ステアリングシャフトにフォトインタラプタ
等のセンサー素子を取りつける方式では組み付けの作業
性が悪く円環状箱体内に同様のセンサーを内蔵する方式
は、箱体が大きなものになりスペース効率が悪いという
難点があり、更にフォトインタラプタとスリットの組合
せによる光学的検知方法は、埃や回転部の潤滑剤などに
より光が遮断され誤検知が発生することを防ぐため堅牢
な外装や潤滑剤の充填方法に留意する必要があった。又
初期位置の検出も、同様に光学的である難点と共に、機
械的摩擦部分の耐久性にも難点があった。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、接触子を取り付
けた回転体と、前記接触子と対向する様に固定接点を円
周上に設け、かつ前記回転体の回転を保持する機構を備
えた固定体とよりなり、前記回転体の中心胴部の前記固
定体より下方に突出した部分に弾性を有するつめ部を利
用して、実質的にリング状となった磁石体を設け、この
磁石体は円周上に多極の磁界を形成し、かつそれと並行
した部分の狭角度範囲に１つあるいは複数の磁界を形成
してなり、前記固定体の下面に前記磁石体の多極の磁界
を検知する少なくとも２個の磁気抵抗素子と、前記狭角
度範囲に形成した１つあるいは複数極の磁界を検知する
少なくとも１個の磁気抵抗素子を設け、各々の磁気抵抗
素子の検知した磁界の変化をパルス信号に変換する回路
を取り付けたものである。

作用 本発明は上記のような構成により、センサーとして配
置した２個の磁気抵抗素子が磁界の通過を検知し電圧変
動を生起せしめ、その電圧変動をパルス信号に変換し、
外部に設置されたマイコン等の制御装置に伝送し、生後
装置は回転量はパルス信号の回数で、又、回転方向は２
個のパルス信号の位相差により検知する。更に、上記に
記した２個のセンサーとは別の第三のセンサーによって
磁界変化から上記と同様のプロセスで初期位置を検出す
る。

実施例 以下、本発明の一実施例を、添付図面を基に説明す
る。

第１図，第２図は図示していないハンドル直下に配置
された、ターンジグナル・ライトなどのスイッチやワイ
パー，ウオッシャーなどのスイッチを集積したコンビネ
ーションスイッチに取り付けられ、前記ハンドルの中心
部の図示していないホーンパッド内のスイッチの情報を
伝達する電気的接続装置と、それに内蔵された回転角検
出装置の断面図及び要部分解斜視図である。

１は取付穴２により前記コンビネーションスイッチに
取り付け固定される固定体となる本体であり、内部に
は、導電性材料で形成された固定接点３が複数本、それ
ぞれ独立し、全周にわたって設けられている。さらにそ
れぞれの前記固定接点３はプリント配線板４を介し、本
体１の一部から、リード線５により車両本体（図示せ
ず）の制御回路部へ接続される。６は回転体であり、前
記本体１の固定指点３と対向する様に複数本の導電性材
料で出来た接触子７が植設されており、この接触子７は
回転体６の上方に形成されたコネクタ部９内の端子８に
それぞれ独立し導通させられている。又回転体６は前記
本体１の外周の係止用つめ部10及び内周の胴部11によ
り、前記本体１に、回転自在に係止されている。

さらに前記本体１に組み込まれた前記回転体６の本体
１より低部へ露出した胴部12の先端つめ部13により、円
周上にＮ・Ｓの磁極をほぼ等ピッチで形成した上部着磁
部14Aとその下段に単一の磁極を形成した下部着磁部14B
からなる磁石リング14を形止している。又前記胴部12に
は一部平面15を形成しており、それに対向する前記磁石
リング14の平面16により、おのおの位置決めされてお
り、図示されないハンドルのセンター位置とも一致する
様になっている。

17は多磁極を検知する対になった２個の磁気抵抗素子
と、単一の磁極を検知する１個の磁気抵抗素子と各々の
検知信号からパルスを発生させるための回路よりなるセ
ンサーユニットであり、前記本体１の低部に前記磁石リ
ング14と対向する様に取り付けられている。ここで前記
磁石リング14はフェライト等からなる永久磁石でも良い
が、振動の多い自動車等を考慮した時、66ナイロン、PP
S樹脂等とフェライト等の磁石材料をブレンドしたプラ
スチック磁石を利用することにより、高強度とすること
が出来、磁石のカケ，割れ等に対し非常に高い効果を示
すことが出来る。又、形状的には図示していないが、磁
石リング14は複数個の分割体の集合体リングでも良く、
又１部切欠いても実質的なリング状なら問題はない。

第３図は磁石リング14の上部着磁部14の詳細図であ
り、磁石乃至樹脂マグネットなどで形成され磁石リング
14は予めラジアル方向に配向され、外周にN,S極が一定
の数だけ着磁されている。

第４図において27は磁気抵抗素子18とパルス発生回路
19（詳細回路構成は第９図に記載）からなるセンサーで
あり、27aのセンサーも同様に磁気抵抗素子18aとパルス
発生回路19aから構成されており、本実施例ではＮ乃至
Ｓ極の着磁幅を“P"とすると、２個の磁気抵抗素子のピ
ッチは“P/4"となるよう構成されている。

第５図は磁石リング14の下部着磁部14Bの詳細図であ
り、磁石乃至樹脂マグネットなどで形成された磁石リン
グ５は予めラジアル方向に一箇所だけ例えばＮ極が形成
されており、図示されないハンドルに組付けられた際、
ハンドルと一定の相関関係を有するよう構成されてい
る。

第６図において27bは磁気抵抗素子18bとパルス発生回
路19bからなるセンサーである。

第９図は代表例としての、磁気抵抗素子18の構造とパ
ルス発生回路の構成を示したものである。磁気抵抗素子
18は、電源VCCよりT2に一定の電圧（例えば5V）を供給
されており、抵抗値R1はR2に等しくなる様な点からT1を
介して比較器20の負側に接続されている。またT3はアー
スされている。21は磁気抵抗素子18がＮ乃しＳ極の通過
による磁界の変動により電圧変化を生起した際、比較器
20で比較するための基準となる電圧を生起せしめるため
の回路であり、抵抗R3とR4から構成されておりR3は電源
にR4はアースに結続されている。尚、VR1は設定値を微
調する可変抵抗器であり比較器20の正側に接続されてい
る。22は比較器20でパルスを発生させる際、基準電圧近
傍でのチャタリング等による誤検知を防止するため第７
図、及び第８図に示す様スライス電圧にヒステリシスを
持たせるための抵抗R5とR6より構成される回路であり、
R7はプルアップ用の抵抗である。23A〜Ｃは発生した一
定パルスを図示されていないマイコン等の制御装置に伝
送する端子である。

以上の構成による本発明の一実施例の動作を以下に説
明する。

例えば、図示されない車両のハンドルが反時計方向
（第６図AC方向）に回転せられた場合、ハンドルの回転
に呼応して回転体６も反時計方向に回転し、磁石リング
14の上部着磁部14AのＳ極端14aが磁気抵抗素子18に近接
したとき磁気抵抗素子18に作用する磁界は暫時大きくな
り、抵抗R1の値も暫時小さくなっていき磁極の中心14b
が通過する際最小となる。更に、14bが通過後は抵抗は
暫時大きくなりはじめ、磁極端14cが通過する際最大と
なる。以上の抵抗変化に呼応し、端子T1を介して比較器
20にかかる電圧は、第７図の出力波形の実線で表される
変化曲線のVSmin→Vmax→VFminの様に変化するが、その
際、抵抗R5とR6で構成される回路18は、パルスを発生さ
せるスライス電圧レベルにヒステリシスをもたせる様構
成されているため、VSmin→Vmaxの電圧変化の際には、
スライス電圧VSUでパルスは立ち上がり、Vmax→VFminに
変化する際には、電圧VSLでパルスは立ち下がり、出力
パルス23Aを形成する。

以降ハンドルが回転し続けると、磁気抵抗素子18aも
同様の挙動を示すが、磁気抵抗素子18と“p/4"の位置づ
れがあるため、出力パルス23Bは、“p/4"だけ遅れて発
生する事となる。従ってセンサー27と27aは、以上の挙
動に従った各々のパルス信号出力23Aと23Bを図示されな
いマイコン等の制御装置に転送することとなる。

逆に、ハンドルが時計方向に回転したときはセンサー
27と27aのパルスの発生のタイミングは逆転し、図示さ
れないマイコン等の制御装置に転送する。

制御装置では、パルスの数からハンドルの回転量を、
又、センサー27と27aのパルスの発生のタイミングから
回転方向を演算・検出することができる。

同様に、図示されない車両のハンドルが反時計方向
（AC方向）に回転せられた場合、磁石リング14の下部着
磁部14BのＮ磁極端14dが磁気抵抗素子18bに近接したと
き磁気抵抗素子18bに作用する磁界は暫時大きくなり、
抵抗R1の値も暫時小さくなっていき磁極の中心14eが通
過する際最小となる。更に、14eが通過後は抵抗は暫時
大きくなりはじめ、磁極端14fが通過する際最大とな
る。以上の抵抗変化に呼応し、端子T1を介して比較器20
にかかる電圧は、第８図の出力波形の実線で表される変
化曲線のVSmin→Vmax→VFminに変化するが、その際、抵
抗R5とR6で構成される回路22は、パルスを発生させるス
ライス電圧レベルにヒステリシスをもたせる様構成され
ているため、VSmin→Vmaxの電圧変化の際には、スライ
ス電圧VSUでパルスは立ち上がり、Vmax→VFminに変化す
る際には、電圧VSLでパルスが立ち下がり、出力パルス2
3Cを形成する。

以降ハンドルが回転し続けても、磁極が形成されてい
ないためパルス信号は発生しない。

制御装置では、パルスの発生から初期位置を演算・検
出することができる。

さらに前述の磁石リング14の着磁方法として、第10図
に示す例は下部着磁部14bを３極着磁したものである。
この極数はセンター検出角度範囲が用途により異なった
り、又ハンドルとの取付けによる、誤差等を考慮する場
合、さらに、上部着磁部14aの着磁極数の量を多くした
り少なくしたりする場合があり、それぞれ状況に応じて
着磁数を変えることが望ましい。

又、第11図に示す様にセンター検出部のみ上下部14a,
14bの両層にわたって着磁することも可能であり、前述
の例と比較して着磁用のコアーの製作を容易にすること
が出来るものである。

さらに第12図，第13図は磁石リング14のセンター検出
範囲部分のみを厚み方向で厚く形成したものであり、磁
石リング14の素材をプラスチックマグネット等で構成し
た場合、非常に容易に実現出来、又、着磁に関しても単
なる円周着磁で可能であり非常に容易になる。さらに、
センター検出部の凸部24を図示していないが組み込み時
のガイドとして利用することにより、組み込みズレを防
ぐことが出来る。ここで凸部24のコーナ部24aは、カ
ケ、挿入しやすさ等を考慮してアール（Ｒ）を取ること
が望ましい。

次に第14図に示す様に円周上に多極の磁極を構成し
た、磁石リング14の狭角度範囲の１つあるいは複数極の
磁界に対応する様に、別体の磁石25ないしは磁性体26を
とりつけることにより、センター検出機構として利用し
ても良い。効果としては、磁石リングを非常に簡単な形
状とすることが出来るため永久磁石を利用することも可
能になる。

これらの実施例も第１図〜第９図までで説明した実施
例と同様に作用し実現容易なものである。

以上の様に構成された実施例で第１図では図示してい
ないが、磁石リング14及びセンサーユニット17が構成さ
れた部分をカバーでおおうことにより磁石リング14への
外部の影響（たとえばゴミ，鉄粉）を排除することがで
きる。又、そのカバーをワンタッチ脱着方式にすること
により定期的な掃除やメンテナンス対応が容易に出来
る。

ここで前述した鉄粉はある程度の量（磁石リング14に
付着しすぎて回転しなくなる量）であれば、磁界方向に
向って付着するため、磁石リングの特性に影響を及ばさ
ず、センサーは正常に検知することが出来る。

発明の効果 以上に述べて来たように、本発明によれば、極めて簡
単な機構と回路の構成により、埃や潤滑剤による、誤検
知を配慮する必要のない回転角検出装置を備えたものを
提供することができるものとなるのであるとともに、磁
気抵抗素子にて検出した磁界変化をパルス信号に変換す
る回路も内蔵しているため極めて使い勝手が良くなると
いう効果をも有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の一実施例を示す分解斜視図、第３図は磁石リングの
上部着磁部の詳細上面図、第４図は磁石リングの上部着
磁部とセンサーの構成を示す拡大図、第５図は磁石リン
グの下部着磁部の詳細上面図、第６図は磁石リングの下
部着磁部とセンサーの構成を示す拡大図、第７図は上部
着磁部でのパルス発生を示す図、第８図は下部着磁部で
のパルス発生を示す図、第９図はセンサーの回路構成
図、第10図は、下段着磁の極数を変えた時の磁石リング
の斜視図、第11図はセンター検出部の極を上下段にわた
って構成した時の磁石リングの斜視図、第12図，第13図
は、センター検出部を凸形状にて形成した磁石リングの
斜視図、第14図はセンター検出部を別体部品で構成した
ものの斜視図である。 １……本体、６……回転体、14……磁石リング、17……
センサーユニット、18……磁気抵抗素子、27……センサ
ー。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】接触子を取り付けた回転体と、前記接触子
   と対向する様に固定接点を円周上に設け、かつ前記回転
   体の回転を保持する機構を備えた固定体とよりなり、 前記回転体の中心胴部の前記固定体より下方に突出した
   部分に弾性を有するつめ部を利用して、実質的にリング
   状となった磁石体を設け、この磁石体は円周上に多極の
   磁界を形成し、かつそれと並行した部分の狭角度範囲に
   １つあるいは複数の磁界を形成してなり、前記固定体の
   下面に前記磁石体の多極の磁界を検知する少なくとも２
   個の磁気抵抗素子と、前記狭角度範囲に形成した１つあ
   るいは複数極の磁界を検知する少なくとも１個の磁気抵
   抗素子を設け、各々の磁気抵抗素子の検知した磁界の変
   化をパルス信号に変換する回路を取り付けた電気的接続
   装置。
2. 【請求項２】実質的にリング状になった磁石体の円周上
   に形成された多極の磁界のうちの狭角度範囲の１つある
   いは、複数個の磁界を、他の円周上の磁界と比較して、
   厚み方向で厚く構成してなる特許請求の範囲第１項記載
   の電気的接続装置。
3. 【請求項３】実質的にリング状になった磁石体の円周上
   に形成された多極の磁界のうちの狭角度範囲の１つある
   いは、複数個の磁界部分は凸形状にしてなる特許請求の
   範囲第１項記載の電気的接続装置。
4. 【請求項４】実質的にリング状になった磁石体の円周上
   に形成された多極の磁界の狭角度範囲の１つあるいは複
   数個の磁界部分に、別体の磁石もしくは磁性体を固定な
   いし、係止してなる特許請求の範囲第１項記載の電気的
   接続装置。