JPH09243350A - Device for detecting rotation of multiple rotor - Google Patents
Device for detecting rotation of multiple rotorInfo
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- JPH09243350A JPH09243350A JP4628596A JP4628596A JPH09243350A JP H09243350 A JPH09243350 A JP H09243350A JP 4628596 A JP4628596 A JP 4628596A JP 4628596 A JP4628596 A JP 4628596A JP H09243350 A JPH09243350 A JP H09243350A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用ス
テアリングホイールなどのように１回転以上の有限回転
数内で回転する多回転体の絶対位置検出に好適な多回転
体の回転検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-rotational body rotation detecting device suitable for detecting the absolute position of a multi-rotational body rotating within a finite number of rotations of one or more rotations, such as a steering wheel for an automobile.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、例えば実公平５−２６４８７
号公報などに記載されているように、自動車用ステアリ
ングシャフトの周囲にコード板（符号化板）とフォトイ
ンタラプタとからなる光学式ロータリエンコーダを設
け、ステアリングシャフトによりコード板を回転して当
該シャフトに取り付けられたステアリングホイールの操
舵角度及び操舵方向を検出し、サスペンションの減衰力
制御やオートマチックトランスミッションのシフトポジ
ション制御、それに四輪駆動車における後輪の操舵制御
等を行う技術が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, Japanese Utility Model Publication No. 5-26487.
As described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-242242, an optical rotary encoder including a code plate (encoding plate) and a photo interrupter is provided around a steering shaft for automobiles, and the code plate is rotated by the steering shaft to be attached to the shaft. There is known a technique of detecting a steering angle and a steering direction of a mounted steering wheel, and performing damping force control of a suspension, shift position control of an automatic transmission, steering control of rear wheels in a four-wheel drive vehicle, and the like.
【０００３】ステアリングシャフトはニュートラル位置
から右方向及び左方向に夫々２．５〜３回転するように
構成されているのに対して、ロータリエンコーダは１回
転内の回転角度しか検出できないものであるので、単に
ステアリングシャフトの周囲にロータリエンコーダを備
えただけでは、多回転するステアリングシャフトの絶対
角度、即ちニュートラル位置から何回転目の何度の位置
にあるかを検出することができない。The steering shaft is configured to rotate 2.5 to 3 times from the neutral position to the right and to the left, respectively, whereas the rotary encoder can detect only a rotation angle within one rotation. By simply providing a rotary encoder around the steering shaft, it is not possible to detect the absolute angle of the multi-rotating steering shaft, that is, the number of rotations and the number of rotations from the neutral position.
【０００４】前記公知例においては、ステアリングシャ
フトとロータリエンコーダのロータとの間にギア機構を
設け、多回転するステアリングシャフトの回転を１回転
内の回転に減速してロータリエンコーダによるステアリ
ングシャフトの絶対角度検出を可能にしている。In the above-mentioned known example, a gear mechanism is provided between the steering shaft and the rotor of the rotary encoder, and the rotation of the multi-rotation steering shaft is reduced to one rotation, and the absolute angle of the steering shaft by the rotary encoder is reduced. Enables detection.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】然るに、前記構成によ
ると、ロータリエンコーダの構成が複雑化してロータリ
エンコーダが大型化、重量化するばかりでなく、ロータ
リエンコーダに備えられたコード板の回転数がステアリ
ングシャフトの実回転の数分の１に減速されるので、回
転検出の分解能が当該減速比に応じて低下する。また、
ステアリングシャフトの回転方向を右方向から左方向に
あるいは左方向から右方向に切り換えたとき、ギア間の
バックラッシュによってコード板の回転に遅れを生じる
ため、ロータリエンコーダよりステアリングシャフトの
回転に応じたパルス信号が正確に出力されず、応答性及
び信頼性に優れた各種の制御を実現することが困難であ
る。さらに、ステアリングシャフトがギア機構を駆動す
るため、ステアリングシャフトの円滑な回転が妨げられ
るおそれがある。However, according to the above construction, not only the rotary encoder becomes complicated and the rotary encoder becomes large and heavy, but also the number of rotations of the code plate provided in the rotary encoder is changed by the steering wheel. Since the speed is reduced to a fraction of the actual rotation of the shaft, the resolution of rotation detection decreases according to the reduction ratio. Also,
When the rotation direction of the steering shaft is changed from right to left or from left to right, the backlash between the gears causes a delay in the rotation of the code plate.Therefore, the rotary encoder outputs pulses depending on the rotation of the steering shaft. The signal is not output accurately, and it is difficult to realize various controls with excellent responsiveness and reliability. Further, since the steering shaft drives the gear mechanism, smooth rotation of the steering shaft may be hindered.
【０００６】なお、上記においてはステアリングシャフ
トの回転検出装置を例にとって説明したが、ギア機構を
備えた回転検出装置は、他の多回転体の回転検出に応用
した場合にも上記と同様の不都合を生じ得る。In the above description, the rotation detecting device for the steering shaft has been described as an example, but the rotation detecting device provided with the gear mechanism has the same inconvenience as the above when applied to the rotation detection of other multi-rotating bodies. Can occur.
【０００７】本発明は、かかる従来技術の不備を解決す
るためになされたものであって、その目的は、多回転体
の僅かな回転により瞬時に当該多回転体の絶対位置の検
出を高精度かつ高分解能で行うことができ、かつ多回転
体の円滑動作を害しない回転検出装置を提供することに
ある。The present invention has been made in order to solve the deficiency of the prior art, and its object is to detect the absolute position of the multi-rotating body instantly with high accuracy by a slight rotation of the multi-rotating body. Another object of the present invention is to provide a rotation detecting device which can be performed with high resolution and which does not impair the smooth operation of the multi-rotating body.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成するため、多回転体の回転検出装置を、ロータリエ
ンコーダと、当該ロータリエンコーダのロータに刻設さ
れたリードスクリューと、当該リードスクリューに噛み
合わされ、前記ロータの回転に伴って当該ロータの軸線
方向に移動する移動体と、当該移動体の移動量を電気信
号に変換する変換器とを備えるという構成とした。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a rotation detecting device for a multi-rotating body, a rotary encoder, a lead screw engraved on the rotor of the rotary encoder, and the lead. It is configured to include a moving body that meshes with the screw and moves in the axial direction of the rotor as the rotor rotates, and a converter that converts the moving amount of the moving body into an electric signal.
【０００９】かかる構成によると、前記移動体及び変換
器で多回転体（例えばステアリングシャフト）のニュー
トラル位置からの回転数及び概略の回転角度位置を検出
し、ロータリエンコーダで当該１回転内の回転角度を検
出することによって、多回転体の絶対角度検出を行うこ
とができる。この場合、多回転体とロータリエンコーダ
の間に減速機構を介さないのでロータリエンコーダの分
解能が低下せず、しかも多回転体とロータリエンコーダ
の間にバックラッシュ等が介在しないのでロータリエン
コーダのコード板に回転遅れを生じることがない。よっ
て、回転検出装置の出力信号を利用した各種の制御を、
高い精度と信頼性により行うことができる。According to this structure, the moving body and the converter detect the rotational speed and the approximate rotational angle position of the multi-rotating body (eg, steering shaft) from the neutral position, and the rotary encoder detects the rotational angle within one rotation. By detecting, the absolute angle of the multi-rotating body can be detected. In this case, since the reduction mechanism is not interposed between the multi-rotating body and the rotary encoder, the resolution of the rotary encoder does not decrease.Moreover, since there is no backlash or the like between the multi-rotating body and the rotary encoder, the code plate of the rotary encoder is not provided. There is no rotation delay. Therefore, various controls using the output signal of the rotation detection device,
It can be done with high accuracy and reliability.
【００１０】前記回転検出装置をステアリングシャフト
の回転検出装置として適用する場合には、取付スペース
を小さくしてステアリングシャフト回りの設計を容易に
するため、ステアリングシャフトの周囲に備えられる回
転コネクタ又はスリップリングに一体的に組み込むこと
が好ましい。この場合、ロータリエンコーダのロータは
回転コネクタ又はスリップリングのロータに同心に取り
付けられ、ロータリエンコーダのコード板は、ロータリ
エンコーダのロータと回転コネクタ又はスリップリング
のロータとの間に挾設される。When the rotation detecting device is applied as a steering shaft rotating detecting device, a rotating connector or a slip ring provided around the steering shaft is provided in order to reduce the mounting space and facilitate the design around the steering shaft. It is preferable to be integrated integrally with. In this case, the rotor of the rotary encoder is concentrically attached to the rotor of the rotary connector or the slip ring, and the code plate of the rotary encoder is sandwiched between the rotor of the rotary encoder and the rotor of the rotary connector or the slip ring.
【００１１】また、前記したように前記回転検出装置を
ステアリングシャフトの回転検出装置として適用する場
合には、ステアリングシャフトの回転を円滑にするため
ステアリングシャフトと回転コネクタ又はスリップリン
グとの間に比較的大きな「遊び」が設けられるため、当
然ステアリングシャフトロータリエンコーダのロータと
の間にも「遊び」ができる。かかる「遊び」がある場合
にも回転検出装置を確実に動作させるためには、前記移
動体をロータの偏心に追従できるように構成する必要が
ある。前記移動体をロータリエンコーダのロータ外周部
に設けられたリードスクリューと噛み合うラックと当該
ラックを保持するステージとから構成し、前記ラックを
ロータリエンコーダのロータの径方向にのみ移動できる
ように前記ステージに取り付け、これらラックとステー
ジとの間にラックを前記ロータの周面に押しつけるばね
部材を張設すると共に、前記ステージを前記ロータリエ
ンコーダのケースに前記ロータの軸線方向にのみ移動で
きるように取り付けると、ロータが偏心した場合にもば
ね部材の弾性力によってラックを常時ロータの周面に摺
接することができるので、移動体がロータの偏心に追従
できなくなったり、ステアリングシャフトの円滑な回転
が阻害されるといった不都合を生じない。Further, when the rotation detecting device is applied as a rotation detecting device for a steering shaft as described above, in order to smooth the rotation of the steering shaft, the rotation detecting device is relatively arranged between the steering shaft and the rotary connector or the slip ring. Since a large "play" is provided, naturally "play" is also possible with the rotor of the steering shaft rotary encoder. In order to reliably operate the rotation detecting device even when there is such "play", the moving body needs to be configured to follow the eccentricity of the rotor. The moving body is composed of a rack that meshes with a lead screw provided on the outer peripheral portion of the rotor of the rotary encoder and a stage that holds the rack, and the stage is configured to move the rack only in the radial direction of the rotor of the rotary encoder. Mounting, tensioning a spring member that presses the rack against the peripheral surface of the rotor between the rack and the stage, and mounting the stage in the case of the rotary encoder so as to be movable only in the axial direction of the rotor, Even when the rotor is eccentric, the elastic force of the spring member allows the rack to constantly slide on the peripheral surface of the rotor, so that the moving body cannot follow the eccentricity of the rotor and smooth rotation of the steering shaft is hindered. Such inconvenience does not occur.
【００１２】なお、前記変換器としては、リニア型ポテ
ンショメータ、ロータリ型ポテンショメータ、光学式位
置検出器、磁気式位置検出器などを用いることができ
る。As the converter, a linear potentiometer, a rotary potentiometer, an optical position detector, a magnetic position detector or the like can be used.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る回転検出装置
の一例を、図１〜図７を用いて説明する。図１はカバー
を除去した回転検出装置の正面図、図２は図１のＡ−Ａ
´断面図、図３は図１のＢ−Ｂ´断面図、図４は回転検
出装置の側面図、図５はロータリエンコーダの正面図、
図６は回転検出装置から出力される信号の一例を示すタ
イミングチャート、図７は図６の一部詳細図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of a rotation detecting device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a front view of a rotation detecting device with a cover removed, and FIG. 2 is AA of FIG.
′ Sectional view, FIG. 3 is a BB ′ sectional view of FIG. 1, FIG. 4 is a side view of the rotation detecting device, FIG. 5 is a front view of a rotary encoder,
FIG. 6 is a timing chart showing an example of a signal output from the rotation detection device, and FIG. 7 is a partial detailed view of FIG.
【００１４】図１及び図４から明らかなように、本例の
回転検出装置１は、回転コネクタ又はスリップリング２
の片面にこれと一体に形成されている。また、本例の回
転検出装置１は、図１〜図３から明らかなように、ロー
タリエンコーダ１１と、当該ロータリエンコーダ１１に
よって駆動される移動体３１と、当該移動体３１によっ
て操作される変換器４１と、これらの各装置を収納する
ケース５１と、当該ケース５１の開放面を覆うカバー６
１とから主に構成されている。As is apparent from FIGS. 1 and 4, the rotation detecting device 1 of this embodiment includes a rotary connector or a slip ring 2.
Is integrally formed with this on one side. Further, as is apparent from FIGS. 1 to 3, the rotation detection device 1 of the present example includes a rotary encoder 11, a moving body 31 driven by the rotary encoder 11, and a converter operated by the moving body 31. 41, a case 51 for accommodating each of these devices, and a cover 6 for covering the open surface of the case 51.
1 mainly.
【００１５】ロータリエンコーダ１１は、ロータ１２
と、当該ロータ１２によって回転駆動されるコード板１
３と、当該コード板１３を介してその表面側及び背面側
に対向に配列された発光素子１４ａ，１４ｂ及び受光素
子１５ａ，１５ｂとからなる。ロータ１２は、図１及び
図３に示すように、回転コネクタ又はスリップリング２
のロータ３と同径の円筒形に形成されており、その外周
面にはリードスクリュー１６が形成され、前面内周部に
はキャンセルメカ取付部１７が形成されている。また、
このロータ１２には、前面から背面に貫通するボルト挿
通孔１８が開設され、背面にはコード板１３の位置決め
用突起１９が突設されている。このロータ１２は、図１
及び図３に示すように、ボルト挿通孔１８に挿入された
ボルト１８ａの先端部をロータ３に形成されたねじ孔４
に螺合すると共に、前記位置決め用突起１９をロータ３
に形成された突起嵌合孔２０に嵌合することによって当
該ロータ３の先端部にこれと同心に取り付けられる。な
お、前記リードスクリュー１６は、ロータ１２の外周面
に直接形成するのではなく、ロータ１２とは別体に構成
された筒状体に形成し、これをロータ１２の外周面に取
り付けることによっても構成することができる。The rotary encoder 11 includes a rotor 12
And the code plate 1 which is rotationally driven by the rotor 12.
3 and light-emitting elements 14a and 14b and light-receiving elements 15a and 15b which are arranged on the front surface side and the back surface side of the code plate 13 so as to face each other. The rotor 12 has a rotating connector or slip ring 2 as shown in FIGS.
The rotor 3 is formed in a cylindrical shape having the same diameter as that of the rotor 3, a lead screw 16 is formed on the outer peripheral surface thereof, and a cancel mechanism mounting portion 17 is formed on the inner peripheral portion of the front surface. Also,
The rotor 12 is provided with a bolt insertion hole 18 penetrating from the front surface to the rear surface, and a positioning projection 19 for the code plate 13 is provided on the rear surface so as to project. This rotor 12 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the tip of the bolt 18 a inserted into the bolt insertion hole 18 is attached to the screw hole 4 formed in the rotor 3.
And the positioning protrusion 19 is screwed onto the rotor 3
By being fitted in the projection fitting hole 20 formed in the above, it is attached concentrically to the tip of the rotor 3. The lead screw 16 is not formed directly on the outer peripheral surface of the rotor 12, but may be formed on a cylindrical body formed separately from the rotor 12 and attached to the outer peripheral surface of the rotor 12. Can be configured.
【００１６】コード板１３は、非透明のプラスチック板
や金属板等によって形成されており、図５に示すよう
に、所定の配列でセンタ孔２１と取付孔２２ａ，２２ｂ
と位置決め孔２２ｃとＺ相検出パターン２３とＡ，Ｂ相
検出パターン２４とを形成してなる。The code plate 13 is formed of a non-transparent plastic plate, a metal plate or the like, and as shown in FIG. 5, the center hole 21 and the mounting holes 22a, 22b are arranged in a predetermined arrangement.
A positioning hole 22c, a Z-phase detection pattern 23, and an A and B-phase detection pattern 24 are formed.
【００１７】センタ孔２１は、コード板１３の駆動軸２
５、例えばステアリングシャフトを貫通するための孔で
あって、コード板１３の中心部に開設される。取付孔２
２ａ，２２ｂ及び位置決め孔２２ｃは、前記ロータ１２
の背面に突設された位置決め用突起１９を嵌合してロー
タ１２に対するコード板１３の取付位置を規制するため
の孔であって、取付孔２２ａ，２２ｂに嵌合される位置
決め用突起１９にはその中央部にねじ貫通孔１９ａが開
設されている。コード板１３は、当該ねじ貫通孔１９ａ
及び取付孔２２ａ，２２ｂを貫通したねじ１８を回転コ
ネクタ又はスリップリング２のロータ３に開設されたね
じ穴に螺合することによってねじ止めされる。これらの
各孔は、前記センタ孔２１の周囲に開設される。Ｚ相信
号検出パターン２３は、前記駆動軸２５のニュートラル
位置を含む１回転以内の絶対位置を検出するための孔で
あって、コード板１３の回転中心Ｏから一定の半径上
（半径Ｒ1 の位置）に円弧状に開設される。したがっ
て、コード板１３の回転中心Ｏから半径Ｒ1 の位置にＺ
相信号検出用の第１の発光素子１４ａ及び受光素子１５
ａを対向に設定することによって、コード板１３の回転
に伴うＺ相信号（インデックス信号）を検出することが
できる。受光素子１５ａは、Ｚ相信号検出パターン２３
の移動方向に即して少なくとも２つの受光面を有してお
り、各受光面から各受光面のずれ量に応じた位相差を有
する同一パターンのＺ相信号（Ｚａ，Ｚｂ）を出力し、
Ｚ相出力のみでも回転方向の検出ができるように構成さ
れている。The center hole 21 is formed by the drive shaft 2 of the cord plate 13.
5, for example, a hole for penetrating the steering shaft, which is opened at the center of the cord plate 13. Mounting hole 2
2a, 22b and the positioning hole 22c are the same as the rotor 12
Is a hole for fitting the positioning projection 19 provided on the back surface of the plate to regulate the mounting position of the code plate 13 with respect to the rotor 12, and the positioning projection 19 fitted into the mounting holes 22a and 22b. Has a screw through hole 19a formed in the center thereof. The code plate 13 has the screw through hole 19a.
The screw 18 penetrating the mounting holes 22a and 22b is screwed into the screw hole formed in the rotor 3 of the rotary connector or the slip ring 2 so as to be screwed. Each of these holes is formed around the center hole 21. The Z-phase signal detection pattern 23 is a hole for detecting an absolute position within one rotation including the neutral position of the drive shaft 25, and is on a certain radius (with a radius R 1 of the rotation center O of the code plate 13). Position) is opened in an arc shape. Therefore, Z from the rotation center O of the code plate 13 to the position of the radius R 1.
First light emitting element 14a and light receiving element 15 for phase signal detection
By setting a to face each other, the Z-phase signal (index signal) accompanying the rotation of the code plate 13 can be detected. The light receiving element 15a has a Z-phase signal detection pattern 23.
Has at least two light-receiving surfaces in accordance with the moving direction of, and outputs a Z-phase signal (Za, Zb) of the same pattern having a phase difference from each light-receiving surface according to the amount of deviation of each light-receiving surface,
The rotation direction can be detected only by the Z-phase output.
【００１８】Ａ，Ｂ相検出パターン２４は、駆動軸２５
の回転角度、回転方向及び回転速度等を検出するための
窓孔であって、光透過孔２４ａと光透過溝２４ｂとから
なる。これら光透過孔２４ａ及び光透過溝２４ｂは、コ
ード板１３の最外周部に同一幅ｗかつ一定ピッチｐで形
成される。光透過孔２４ａは、長孔をもって構成されて
おり、コード板１３の外周縁よりもやや内側に開設され
る。一方、光透過溝２４ｂは、コード板１３の外周縁よ
り内向きに延びており、前記各光透過孔２４ａの間に形
成される。The A and B phase detection pattern 24 includes a drive shaft 25.
Is a window hole for detecting a rotation angle, a rotation direction, a rotation speed, and the like, and includes a light transmission hole 24a and a light transmission groove 24b. The light transmitting holes 24a and the light transmitting grooves 24b are formed in the outermost peripheral portion of the code plate 13 with the same width w and a constant pitch p. The light transmitting hole 24a is formed as an elongated hole and is formed slightly inside the outer peripheral edge of the code plate 13. On the other hand, the light transmitting groove 24b extends inward from the outer peripheral edge of the code plate 13 and is formed between the light transmitting holes 24a.
【００１９】これら各光透過孔２４ａ及び光透過溝２４
ｂの内端は、コード板１３の回転中心Ｏから一定半径上
（半径Ｒ2 の位置）に揃えられており、Ａ，Ｂ相検出パ
ターン２４の配設中心（コード板の回転中心Ｏから半径
Ｒ3 の位置）にＡ，Ｂ相検出用の第２の発光素子１４ｂ
及び受光素子１５ｂを対向に設定することによって、コ
ード板１３の回転に伴うＡ，Ｂ相信号を検出することが
できる。この受光素子１５ｂも、Ａ，Ｂ相検出パターン
２４の移動方向に即して少なくとも２つの受光面を有し
ており、各受光面から９０度の位相差を有する同一パタ
ーンのＡ，Ｂ相信号（Ａ，Ｂ）が出力されるように構成
されている。Each of these light transmitting holes 24a and light transmitting groove 24
The inner end of b is aligned at a certain radius above the rotation center O of the code plate 13 (at a position of radius R 2 ), and the center of arrangement of the A and B phase detection patterns 24 (radius from the rotation center O of the code plate a to the position of R 3), the second light emitting element 14b for B-phase detection
By setting the light receiving element 15b and the light receiving element 15b so as to face each other, the A and B phase signals accompanying the rotation of the code plate 13 can be detected. The light receiving element 15b also has at least two light receiving surfaces in accordance with the moving direction of the A and B phase detection patterns 24, and the A and B phase signals of the same pattern having a phase difference of 90 degrees from each light receiving surface. (A, B) is output.
【００２０】なお、図５の例においては、Ａ，Ｂ相検出
パターン２４を構成する光透過孔２４ａ及び光透過溝２
４ｂの長手方向Ｘ−Ｘがコード板１３の回転中心Ｏと当
該光透過孔２４ａ又は光透過溝２４ｂの中心とを結ぶ直
線に対して一定方向に一定角度で傾斜されているが、本
発明の要旨はこれに限定されるものではなく、これらの
光透過孔２４ａ及び光透過溝２４ｂをコード板１３の回
転中心Ｏに関して放射状に配列することもできる。ま
た、図５の例においては、Ａ，Ｂ相検出パターン２４が
光透過孔２４ａと光透過溝２４ｂとから構成されている
が、光透過孔２４ａのみ、又は光透過溝２４ｂのみから
構成することも可能である。さらに、図５においては、
Ｚ相信号検出パターン２３及びＡ，Ｂ相検出パターン２
４として窓孔が開設された光透過型ロータリエンコーダ
用のコード板１３が例示されているが、Ｚ相信号検出パ
ターン２３及びＡ，Ｂ相検出パターン２４として反射部
が形成された光反射型ロータリエンコーダ用のコード板
を用いることもできる。In the example of FIG. 5, the light transmitting hole 24a and the light transmitting groove 2 which constitute the A and B phase detection pattern 24 are formed.
The longitudinal direction XX of 4b is inclined at a constant angle in a constant direction with respect to a straight line connecting the rotation center O of the code plate 13 and the center of the light transmitting hole 24a or the light transmitting groove 24b. The gist is not limited to this, and the light transmission holes 24a and the light transmission grooves 24b may be arranged radially with respect to the rotation center O of the code plate 13. In addition, in the example of FIG. 5, the A and B phase detection pattern 24 is composed of the light transmission hole 24a and the light transmission groove 24b, but it may be composed of only the light transmission hole 24a or only the light transmission groove 24b. Is also possible. Furthermore, in FIG.
Z phase signal detection pattern 23 and A, B phase detection pattern 2
Although a code plate 13 for a light-transmitting rotary encoder having a window hole is shown as 4, a light-reflecting rotary in which a reflection portion is formed as the Z-phase signal detection pattern 23 and the A and B-phase detection patterns 24 is shown. A code plate for an encoder can also be used.
【００２１】移動体２１は、前記ロータ１２の外周面に
刻設されたリードスクリュー１６と噛み合うねじ溝が刻
設されたラック３２と、当該ラック３２を保持するステ
ージ３３とからなる。前記ラック３２は、前記ステージ
３３に対して前記ロータ１２の径方向にのみ移動できる
ように取り付けられており、これらラック３２とステー
ジ３３との間にラック３２をロータ１２の外周面に押し
つけるばね部材３４を張設することによって、前記リー
ドスクリュー１６と常時噛み合うように構成されてい
る。一方、前記ステージ３３には、図１に示すようにそ
の一部にガイド孔３３ａとガイド溝３３ｂとが形成され
ており、前記ガイド孔３３ａがケース５１の対応する部
分に形成されたガイドピン５２ａに摺動可能に嵌合され
ると共に、前記ガイド溝３３ｂがケース５１の対応する
部分に形成されたガイドピン５２ｂに摺動可能に嵌合さ
れている。ガイドピン５２ａ，５２ｂは、図３に示すよ
うにケース５１の内面に沿って前記ロータ１２の軸線方
向Ｙ−Ｙと平行に形成されている。したがって、ロータ
１２が回転駆動され、ラック３２が軸線方向Ｙ−Ｙに移
動されると、それに伴ってステージ３３もラック３２の
移動方向にラック３２の移動量だけ移動される。The moving body 21 is composed of a rack 32 having a thread groove formed on the outer peripheral surface of the rotor 12 for engaging with the lead screw 16 and a stage 33 for holding the rack 32. The rack 32 is attached to the stage 33 so as to be movable only in the radial direction of the rotor 12, and a spring member that presses the rack 32 against the outer peripheral surface of the rotor 12 between the rack 32 and the stage 33. By stretching 34, the lead screw 16 is always meshed with the lead screw 16. On the other hand, a guide hole 33a and a guide groove 33b are formed in a part of the stage 33 as shown in FIG. 1, and the guide hole 33a is formed in a corresponding portion of the case 51 with a guide pin 52a. The guide groove 33b is slidably fitted to the guide pin 52b formed in the corresponding portion of the case 51. The guide pins 52a and 52b are formed parallel to the axial direction Y-Y of the rotor 12 along the inner surface of the case 51 as shown in FIG. Therefore, when the rotor 12 is rotationally driven and the rack 32 is moved in the axial direction Y-Y, the stage 33 is accordingly moved in the movement direction of the rack 32 by the movement amount of the rack 32.
【００２２】ラック３２には、図１及び図２に示すよう
に、変換器駆動部２５が形成されており、変換器４１の
種類に応じて変換器４１と所要の形態で連結されてい
る。なお、変換器４１としては、リニア型ポテンショメ
ータ、ロータリ型ポテンショメータ、光学式位置検出器
又は磁気式位置検出器等を用いることができ、変換器４
１がリニア型ポテンショメータである場合には、変換器
駆動部３５として当該ポテンショメータの駆動軸を嵌合
可能な溝をステージ３３の一部に形成し、当該溝に当該
ポテンショメータの駆動軸を嵌合することによって当該
ポテンショメータを駆動するという構成を採ることがで
きる。また、変換器４１がロータリ型ポテンショメータ
である場合には、変換器駆動部３５として図２に示すよ
うにポテンショメータ駆動用ラック３６をステージ３３
の一部に形成し、当該ポテンショメータ駆動用ラック３
６をロータリ型ポテンショメータの駆動軸に取り付けら
れたピニオン３７と噛み合わせることによって当該ポテ
ンショメータを駆動するという構成を採ることができ
る。なお、本例の場合には、ラック３６とピニオン３７
との間の遊びを吸収するため、シザースラック構造のラ
ックを用いることが好ましい。さらに、変換器４１が光
学式位置検出器である場合には、変換器駆動部３５とし
て細長の光透過窓又は光反射板が所定の配列で形成され
たコード板をラック３２の一部に形成し、当該コード板
を光学式位置検出器と対向する位置に配設することによ
って当該光学式位置検出器を動作させるという構成を採
ることができる。As shown in FIGS. 1 and 2, a converter driving unit 25 is formed on the rack 32 and is connected to the converter 41 in a required form according to the type of the converter 41. A linear potentiometer, a rotary potentiometer, an optical position detector, a magnetic position detector, or the like can be used as the converter 41.
When 1 is a linear potentiometer, a groove for allowing the drive shaft of the potentiometer to be fitted is formed in a part of the stage 33 as the converter driving unit 35, and the drive shaft of the potentiometer is fitted into the groove. As a result, a configuration in which the potentiometer is driven can be adopted. When the converter 41 is a rotary potentiometer, the converter drive unit 35 includes a potentiometer drive rack 36 as shown in FIG.
The potentiometer drive rack 3 formed on a part of the
A configuration in which the potentiometer is driven by engaging 6 with a pinion 37 attached to the drive shaft of the rotary potentiometer can be adopted. In the case of this example, the rack 36 and the pinion 37
It is preferable to use a rack having a scissor slack structure in order to absorb the play between and. Further, when the converter 41 is an optical position detector, a code plate having elongated light transmission windows or light reflection plates formed in a predetermined arrangement is formed on a part of the rack 32 as the converter driving unit 35. However, it is possible to adopt a configuration in which the optical position detector is operated by disposing the code plate at a position facing the optical position detector.
【００２３】ケース５１の底部には、図３に示すよう
に、前記回転コネクタ又はスリップリング２のロータ３
のアキシャル方向の移動を規制するための押え部材５３
が設けられており、前記ロータ３の外周部より外向きに
突設されたフランジ３ａに係合されている。また、カバ
ー６１の中央部には、同じく図３に示すように、前記ロ
ータ１２の前面内周部に形成されたキャンセルメカ取付
部１７を外部に突出するための透孔６２が開設されてい
る。At the bottom of the case 51, as shown in FIG. 3, the rotor 3 of the rotary connector or slip ring 2 is provided.
Member 53 for restricting the axial movement of the
Is provided, and is engaged with a flange 3a protruding outward from the outer peripheral portion of the rotor 3. Further, as shown in FIG. 3, a through hole 62 is formed in the central portion of the cover 61 for projecting the cancel mechanism mounting portion 17 formed on the inner peripheral portion of the front surface of the rotor 12 to the outside. .
【００２４】以下、前記のように構成された回転検出装
置の動作について説明する。The operation of the rotation detecting device configured as described above will be described below.
【００２５】自動車のイグニションスイッチをオンする
と、変換器４１に電源が供給され、当該変換器４１の出
力信号より現在のステアリングホイール（ステアリング
シャフト２５）の位置、即ちイニシャル位置から何回転
目の何度の位置にあるかを示すデータ（ポジションデー
タ出力）が直ちに得られる。但し、ロータ１２の外周面
に刻設されたリードスクリュー１６とラック３２との噛
み合わせを利用した機構においては、正確なポジション
データ出力を得ることは困難であり、±９００度の有限
回転数内で回転する多回転体についてはおよそ±４０度
の誤差が見込まれる。When the ignition switch of the automobile is turned on, power is supplied to the converter 41, and from the output signal of the converter 41, the current position of the steering wheel (steering shaft 25), that is, the number of revolutions from the initial position is determined. The data (position data output) indicating whether or not the position is present is immediately obtained. However, it is difficult to obtain accurate position data output in a mechanism that uses the engagement of the lead screw 16 and the rack 32, which are engraved on the outer peripheral surface of the rotor 12, within a finite rotational speed of ± 900 degrees. An error of about ± 40 degrees is expected for a multi-rotating body rotating at.
【００２６】ドライバーがステアリングホイールを操作
すると、コード板１３が回転し、受光素子１５ａ，１５
ｂより図６及び図７に示す如きＺａ信号、Ｚｂ信号、Ａ
信号、Ｂ信号が得られる。各信号の使用方法は種々考え
られるが、例えばＺａ信号とＺｂ信号のどちらのパルス
が先に来るかでステアリングホイールの回転方向を求め
ることができると共に、同一方向におけるＺａ信号又は
Ｚｂ信号のパルスから次のパルスまでの間隔を、Ａ信号
又はＢ信号のパルス数をカウントすることによってその
回転位置を決定することができる。このようにしてステ
アリングホイールの回転位置が確定した後は、Ａ信号又
はＢ信号のパルスを用いて逐次回転速度、回転位置、回
転方向の情報を得ることができる。例えば、単位時間当
りのパルス数よりステアリングホイールの回転速度を、
パルス数の加算、減算によって角度位置を、Ａパルスの
立上り（立下り）の次にＢパルスの立上りが来るか立下
りが来るかによって回転方向を判断できる。このとき、
Ａ，Ｂ相検出パターン２４が２度ピッチで形成されてい
る場合には、±０．２５度の精度でステアリングホイー
ルの回転位置データを得ることができる。また、Ａ，Ｂ
信号による位置情報の演算値が正しいか否かは、随時Ｚ
ａ信号又はＺｂ信号でチェックされ、誤っているときに
は訂正される。即ち、Ｚａ信号又はＺｂ信号の立上り、
立下りに応じて適宜ポジションデータ出力をリセットす
ることによって、正確なステアリングホイールの回転位
置検出及び回転速度検出を行うことができる。When the driver operates the steering wheel, the code plate 13 rotates and the light receiving elements 15a, 15
From b, Za signal, Zb signal, A as shown in FIGS.
Signal and B signal are obtained. Various methods of using each signal are conceivable. For example, the rotation direction of the steering wheel can be determined depending on which pulse of the Za signal and the Zb signal comes first, and from the pulse of the Za signal or the Zb signal in the same direction. The rotation position can be determined by counting the number of pulses of the A signal or the B signal for the interval to the next pulse. After the rotational position of the steering wheel is determined in this way, it is possible to successively obtain information on the rotational speed, rotational position, and rotational direction using the pulse of the A signal or the B signal. For example, the rotation speed of the steering wheel is calculated from the number of pulses per unit time,
By adding and subtracting the number of pulses, the angular position can be determined, and the rotation direction can be determined by whether the rising (falling) of the A pulse is followed by the rising or falling of the B pulse. At this time,
When the A and B phase detection patterns 24 are formed with a pitch of 2 degrees, the rotational position data of the steering wheel can be obtained with an accuracy of ± 0.25 degrees. Also, A, B
Whether the calculated value of the position information by the signal is correct or not is always Z
It is checked with the a signal or the Zb signal, and if it is incorrect, it is corrected. That is, the rise of the Za signal or the Zb signal,
By accurately resetting the position data output according to the fall, it is possible to accurately detect the rotational position and the rotational speed of the steering wheel.
【００２７】なお、ステアリングホイールの操作中にロ
ータ１２が偏心しても、ラック３２がステージ３３に対
してロータ１２の径方向にのみ移動できるように取り付
けられ、これらラック３２とステージ３３との間にラッ
ク３２をロータ１２の外周面に押しつけるばね部材３４
が張設されておりので、ラック３２は常時ロータ１２の
偏心に追従してロータ１２の径方向に移動する。したが
って、ロータ１２の偏心の有無に拘らず、常時ラック３
２とリードスクリュー１６との噛み合いを確保すること
ができ、ステアリングホイールの回転検出を確実に行う
ことができる。Even if the rotor 12 is eccentric during the operation of the steering wheel, the rack 32 is mounted so as to be movable only in the radial direction of the rotor 12 with respect to the stage 33, and between the rack 32 and the stage 33. A spring member 34 that presses the rack 32 against the outer peripheral surface of the rotor 12.
The rack 32 always follows the eccentricity of the rotor 12 and moves in the radial direction of the rotor 12. Therefore, regardless of whether the rotor 12 is eccentric or not, the rack 3 is always
It is possible to secure the meshing between the lead screw 16 and the lead screw 16 and reliably detect the rotation of the steering wheel.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多回転体の回転検出装置を、ロータリエンコーダと、該
ロータリエンコーダのロータに刻設されたリードスクリ
ューと、該リードスクリューに噛み合わされ、前記ロー
タの回転に伴ってその軸線方向に移動する移動体と、該
移動体の移動量を電気信号に変換する変換器とから構成
したので、前記移動体及び変換器でステアリングシャフ
ト等の多回転体のニュートラル位置からの回転数及び概
略の角度位置を検出し、かつロータリエンコーダで当該
１回転以内の回転角度を検出することによって、多回転
体の絶対角度検出を行うことができる。この場合、多回
転体とロータリエンコーダの間に何らの減速機構を介さ
ないのでロータリエンコーダの分解能が低下せず、しか
も多回転体とロータリエンコーダの間にバックラッシュ
等が介在しないのでロータリエンコーダのコード板に回
転遅れを生じることがない。さらに、ロータリエンコー
ダのコード板に対して多回転体がある程度の範囲で偏心
できるように構成されているので、多回転体の円滑な回
転が害されることもない。よって、回転検出装置の出力
信号を利用した各種の制御を、高い応答性と信頼性によ
り行うことができる。As described above, according to the present invention,
A rotation detecting device for a multi-rotating body, a rotary encoder, a lead screw engraved on a rotor of the rotary encoder, and a moving body that is meshed with the lead screw and moves in the axial direction with rotation of the rotor. Since the moving body and the converter convert the moving amount of the moving body into an electric signal, the moving body and the converter detect the rotational speed and the approximate angular position of the multi-rotating body such as the steering shaft from the neutral position. Moreover, the absolute angle of the multi-rotating body can be detected by detecting the rotation angle within the one rotation by the rotary encoder. In this case, since no reduction mechanism is interposed between the multi-rotating body and the rotary encoder, the resolution of the rotary encoder does not decrease, and since there is no backlash between the multi-rotating body and the rotary encoder, the code of the rotary encoder is No rotation delay occurs on the plate. Furthermore, since the multi-rotating body is configured to be eccentric with respect to the code plate of the rotary encoder within a certain range, smooth rotation of the multi-rotating body is not impaired. Therefore, various controls using the output signal of the rotation detection device can be performed with high responsiveness and reliability.
【図１】カバーを除去した回転検出装置の正面図であ
る。FIG. 1 is a front view of a rotation detection device with a cover removed.
【図２】図１のＡ−Ａ´断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
【図３】図１のＢ−Ｂ´断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.
【図４】回転検出装置の側面図である。FIG. 4 is a side view of a rotation detection device.
【図５】ロータリエンコーダの正面図である。FIG. 5 is a front view of a rotary encoder.
【図６】回転検出装置から出力される信号の一例を示す
タイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart showing an example of a signal output from the rotation detection device.
【図７】図６の一部詳細図である。FIG. 7 is a partial detailed view of FIG.
１ 回転検出装置 ２ 回転コネクタ又はスリップリング １１ ロータリエンコーダ １２ ロータ １３ コード板 １４ａ，１４ｂ 発光素子 １５ａ，１５ｂ 受光素子 １６ リードスクリュー ２３ Ｚ相検出パターン ２４ Ａ，Ｂ相検出パターン ２５ 駆動軸（ステアリングシャフト） ３１ 移動体 ３２ ラック ３３ ステージ ３３ａ ガイド孔 ３３ｂ ガイド溝 ３４ ばね部材 ４１ 変換器 ５１ ケース ５２ ガイドピン ６１ カバー 1 rotation detection device 2 rotation connector or slip ring 11 rotary encoder 12 rotor 13 code plate 14a, 14b light emitting element 15a, 15b light receiving element 16 lead screw 23 Z phase detection pattern 24 A, B phase detection pattern 25 drive shaft (steering shaft) 31 moving body 32 rack 33 stage 33a guide hole 33b guide groove 34 spring member 41 converter 51 case 52 guide pin 61 cover
Claims (5)
ンコーダのロータに設けられたリードスクリューと、当
該リードスクリューに噛み合わされ、前記ロータの回転
に伴って当該ロータの軸線方向に移動する移動体と、当
該移動体の移動量を電気信号に変換する変換器とを備え
たことを特徴とする多回転体の回転検出装置。1. A rotary encoder, a lead screw provided on a rotor of the rotary encoder, a moving body that is meshed with the lead screw and moves in the axial direction of the rotor as the rotor rotates, and the moving body. A rotation detecting device for a multi-rotating body, comprising: a converter for converting the amount of movement of the body into an electric signal.
置において、前記ロータリエンコーダのロータを回転コ
ネクタ又はスリップリングのロータに同心に取り付けた
ことを特徴とする多回転体の回転検出装置。2. The rotation detecting device for a multi-rotating body according to claim 1, wherein the rotor of the rotary encoder is concentrically attached to the rotor of the rotary connector or the slip ring. .
置において、前記ロータリエンコーダのロータと回転コ
ネクタ又はスリップリングのロータとの間に前記ロータ
リエンコーダのコード板を挾み込み、当該コード板を前
記両ロータと同心に配設したことを特徴とする多回転体
の回転検出装置。3. The rotation detecting device for a multi-rotating body according to claim 2, wherein the code plate of the rotary encoder is sandwiched between the rotor of the rotary encoder and the rotor of the rotary connector or the slip ring, and the code is inserted. A rotation detecting device for a multi-rotating body, wherein a plate is arranged concentrically with the both rotors.
置において、前記移動体を前記リードスクリューと噛み
合うラックと当該ラックを保持するステージとから構成
し、前記ラックをロータリエンコーダのロータの径方向
にのみ移動できるように前記ステージに取り付け、これ
らラックとステージとの間にラックを前記ロータの周面
に押しつけるばね部材を張設すると共に、前記ステージ
を前記ロータリエンコーダのケースに前記ロータの軸線
方向にのみ移動できるように取り付けたことを特徴とす
る多回転体の回転検出装置。4. The rotation detecting device for a multi-rotating body according to claim 1, wherein the moving body comprises a rack that meshes with the lead screw and a stage that holds the rack, and the rack is a rotor of a rotary encoder. It is attached to the stage so as to be movable only in the radial direction, and a spring member that presses the rack against the peripheral surface of the rotor is stretched between the rack and the stage, and the stage is mounted on the case of the rotary encoder of the rotor. A rotation detecting device for a multi-rotating body, which is mounted so as to be movable only in the axial direction.
置において、前記変換器が、リニア型ポテンショメー
タ、ロータリ型ポテンショメータ、光学式位置検出器又
は磁気式位置検出器のいずれかであることを特徴とする
多回転体の回転検出装置。5. The rotation detecting device for a multi-rotating body according to claim 1, wherein the converter is any one of a linear potentiometer, a rotary potentiometer, an optical position detector, and a magnetic position detector. A rotation detecting device for a multi-rotating body, characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4628596A JPH09243350A (en) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | Device for detecting rotation of multiple rotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4628596A JPH09243350A (en) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | Device for detecting rotation of multiple rotor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243350A true JPH09243350A (en) | 1997-09-19 |
Family
ID=12742957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4628596A Withdrawn JPH09243350A (en) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | Device for detecting rotation of multiple rotor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09243350A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003287418A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Alps Electric Co Ltd | Steering angle-detecting apparatus |
| JP2004170302A (en) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Alps Electric Co Ltd | Position detecting sensor |
-
1996
- 1996-03-04 JP JP4628596A patent/JPH09243350A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003287418A (en) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Alps Electric Co Ltd | Steering angle-detecting apparatus |
| JP2004170302A (en) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Alps Electric Co Ltd | Position detecting sensor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030506 |