JPH10213411A - 回転角度検出装置 - Google Patents

回転角度検出装置

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JPH10213411A
JPH10213411A JP1667797A JP1667797A JPH10213411A JP H10213411 A JPH10213411 A JP H10213411A JP 1667797 A JP1667797 A JP 1667797A JP 1667797 A JP1667797 A JP 1667797A JP H10213411 A JPH10213411 A JP H10213411A
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JP
Japan
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electrode
rotating
steering shaft
rotary
dimension
Prior art date
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Pending
Application number
JP1667797A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiro Minami
勝広 南
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Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokai Rika Co Ltd filed Critical Tokai Rika Co Ltd
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出出力の分解能の向上並びに寿命に対する
信頼性の向上を同時に実現すること。 【解決手段】 ステアリングシャフト1の周囲に設けら
れた導電材料製の被検出用モジュール2の外周面には、
そのシャフト1と同心状の曲面形状を有した回転電極2
aが形成される。回転電極2aは、軸方向寸法がその最
大寸法位置及び最小寸法位置間で漸次変化する対称形状
に設定される。ステアリングシャフト1の周囲における
被検出用モジュール2を覆う位置に配置された非導電材
料製のセンサボディ4の内周面には、回転電極2aの回
転軌跡と所定のギャップを存して平行し、且つその回転
方向と直交した方向へ指向した状態の線形状の固定電極
6が設けられる。これにより、回転電極2a及び固定電
極6間にはコンデンサCが形成されるものであり、その
コンデンサCの静電容量は、信号処理回路8によりステ
アリングシャフト1の回転角度を示す信号として抽出さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の回転角度
を非接触検出するための回転角度検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば自動車のステアリング
シャフトの回転角度を示す信号を得るための回転角度検
出装置としては、ステアリングシャフトの回転量を可変
抵抗器の抵抗値変化として取り出す抵抗方式のもの、ス
テアリングシャフトと一体的に回転するスリット付き回
転円盤とホトインタラプタとを組み合わせた光学方式の
もの、ステアリングシャフトと一体的に回転する歯車形
状の円盤状磁性体(或いは永久磁石)とピックアップ
(或いは磁気センサ)とを組み合わせた磁気方式のもの
などが実用に供されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の回転角度検
出装置のうち、抵抗方式のものは、ステアリングシャフ
トの回転量というアナログ量を、そのままアナログ量の
信号に変換できて検出出力の分解能が比較的高くなると
いう利点があるが、機械的な接触部分が存在するため耐
久性が低く、自動車部品としては寿命に対する信頼性の
点で問題がある。また、光学方式及び磁気方式の回転角
度検出装置は、非接触方式であるため寿命に対する信頼
性の点では有益であるが、その検出出力が連続的に変化
するものではなく、階段状に変化するものであるため、
検出出力の分解能が不十分になる場合があり、このよう
な点が未解決の課題となっていた。
【0004】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、検出出力の分解能の向上並びに寿命
に対する信頼性の向上を同時に実現できるようになるな
どの効果を奏する回転角度検出装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、回転軸と一体回転するように設けられ、そ
の回転軸と同心状の曲面形状に形成された回転電極と、
この回転電極の回転軌跡と所定のギャップを存し且つそ
の回転方向と交差した方向へ指向した状態で配置された
線形状の固定電極と、前記回転電極及び固定電極間の静
電容量を抽出する信号処理回路とを備えた上で、前記回
転電極を、その回転位置に応じて前記固定電極との対向
面積が所定パターンで変化する形状に設定したことに構
成上の特徴を有する。
【0006】このような構成によれば、回転電極と固定
電極との間の静電容量は、当該回転電極の回転位置ひい
ては回転軸の回転位置に応じて異なる値を示すようにな
り、その静電容量は信号処理回路によって抽出されるよ
うになる。このため、信号処理回路で抽出される静電容
量の変化状態に基づいて回転軸の回転角度を検出できる
ようになる。この場合、回転電極及び固定電極間の静電
容量の変化状態は、当該回転電極の形状に応じて決まる
ものであるから、その回転電極の形状を選択することに
より、検出出力を連続的に変化する状態にすることが可
能であり、以て検出出力の分解能向上を実現できるよう
になる。また、機械的な接触部分が存在しないから、寿
命に対する信頼性の向上も実現できるようになる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車のステアリ
ングシャフトの回転角度検出装置に適用した第1実施例
について図1ないし図4を参照しながら説明する。図1
及び図2において、上端部に図示しないステアリングホ
イールが取り付けられるステアリングシャフト1(本発
明でいう回転軸に相当)の周囲には、円筒状の被検出用
モジュール2がネジ3を利用して同心状に取り付けられ
る。
【0008】上記被検出用モジュール2は、導電材料製
のもので、その外周面には、ステアリングシャフト1と
同心状の曲面形状をなす径大部分が形成されており、こ
の径大部分の表面が回転電極2aとして機能するように
なっている。この場合、回転電極2aは、軸方向寸法H
(図1(a)参照)が周方向へ向かって漸次変化する形
状、例えば軸方向寸法Hが最大になる位置と最小になる
位置とが、その回転中心に対して180°ずれ、且つ軸
方向寸法Hがその最大寸法位置及び最小寸法位置間で漸
次変化する対称形状に設定されている。尚、ステアリン
グシャフト1はボディアースされており、従って、上記
回転電極2aもアースされた状態を呈するものである。
【0009】センサボディ4は、プラスチックのような
非導電性の材料により有底円筒状に形成されたもので、
ステアリングシャフト1の周囲における被検出用モジュ
ール2を覆う位置に、当該ステアリングシャフト1が回
転自在に貫通した状態で取り付け固定される。尚、セン
サボディ4の両端部におけるステアリングホイール1の
貫通部分には、塵埃の侵入を阻止するためのブッシュ
5、5が設けられる。
【0010】上記センサボディ4の内周面には、前記回
転電極2aの回転軌跡と所定のギャップを存して平行
し、且つその回転方向と直交した方向(ステアリングシ
ャフト1の軸方向)へ指向した状態の細長い線形状の固
定電極6が設けられる。これにより、図1中に摸式的に
示すように、回転電極2a及び固定電極6間にはコンデ
ンサCが形成されるものであり、そのコンデンサCの静
電容量は、回転電極2a及び固定電極6間の対向面積に
応じた値を示すようになる。尚、上記コンデンサCの静
電容量は、例えば、ステアリングホイールがニュートラ
ル位置にある状態で最大値を呈するように設定される。
つまり、ステアリングホイールがニュートラル位置にあ
る状態で、回転電極2aにおける軸方向寸法Hが最大と
なる部分が固定電極6に対向するように設定される。
【0011】センサボディ4の外周部には、回路収納部
7が一体的に形成されており、この回路収納部7には、
固定電極6に図示しない配線手段を介して接続される信
号処理回路8と、電源供給及び信号取出用のコネクタ9
が内蔵されている。
【0012】上記信号処理回路8は、図3に示すよう
に、発振周波数を決定する時定数要素として前記コンデ
ンサCを外部接続した状態の発振回路10と、この発振
回路10の発振周波数に応じた電圧信号を発生するf−
V変換回路11とを備えた構成となっており、そのf−
V変換回路11の出力はコネクタ9を介して図示しない
制御回路に与えられる構成となっている。尚、上記コン
デンサCにあっては、アースされた側の端子が回転電極
2aに対応するものである。
【0013】上記した本実施例の構成によれば、ステア
リングシャフト1が回転されるのに応じて、回転電極2
a及び固定電極6間の対向面積が変化するようになり、
これに応じてそれら回転電極2a及び回転電極6間に形
成されるコンデンサCの静電容量も変化するようにな
る。つまり、上記コンデンサCの静電容量は、ステアリ
ングシャフト1の回転位置に応じて異なる値を示すもの
であり、その静電容量は信号処理回路8を通じて電圧信
号として抽出されるようになる。このように信号処理回
路8から出力される電圧信号の波形は、図4に示す状態
となる。従って、その電圧信号をステアリングシャフト
1の回転角度を示す信号として種々の制御に利用できる
ようになる。
【0014】この場合、回転電極2aは、軸方向寸法H
が周方向へ向かって漸次変化する形状に形成されてい
て、その回転電極2aと固定電極6間の対向面積(コン
デンサCの静電容量)が、ステアリングシャフト1の回
転に応じて連続的に変化する構成となっているから、信
号処理回路8からの電圧信号も連続的に変化することに
なる。
【0015】従って、上記のように出力される電圧信
号、つまりステアリングシャフト1の回転角度を示す検
出出力の分解能が向上するようになる。また、従来の抵
抗方式の角度検出装置のように機械的な接触部分が存在
しないから、寿命に対する信頼性の向上も同時に実現で
きるようになる。しかも、回転電極2aを備えた被検出
用モジュール2は、ステアリングシャフト1の軸方向へ
延びた形状とすれば良いから、従来の光学方式及び磁気
方式の回転角度検出装置のように、径方向への寸法が比
較的大きくなる回転円盤や円盤状磁性体が必要になる構
成に比べて、径方向の寸法を相対的に小さくできるよう
になり、結果的に全体の小形化も実現できることにな
る。
【0016】尚、上記第1実施例では、図2に示す形状
の回転電極2aを備えた被検出用モジュール2を利用す
る構成を示したが、回転電極の形状はこれに限定される
ものではなく、その形状を種々設定することにより、信
号処理回路8から出力される電圧信号の波形を所望の状
態に切換えることができる。例えば、本発明の第2実施
例を示す図5のような被検出用モジュール12を設ける
構成としても良い。即ち、この被検出用モジュール12
の外周面には、ステアリングシャフト1と同心状の曲面
形状をなす径大部分が形成され、この径大部分の表面は
軸方向寸法Hが周方向へ向かって繰り返し三角波状に漸
次変化する形状の回転電極12aとして機能するように
なっている。この構成によれば、信号処理回路8から三
角波状の電圧信号を出力させることができる。
【0017】尚、上記した各実施例において、ネジ3の
存在が、ステアリングシャフト1の回転角度の検出精度
に悪影響を及ぼす虞がある場合、そのネジ3を非導電性
の材料により形成すれば良い。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば以上の説明によって明ら
かなように、回転軸と一体回転する回転電極と当該回転
電極の回転軌跡と所定のギャップを存した状態の固定電
極との対向面積が、当該回転電極の回転位置に応じて所
定パターンで変化するように設定すると共に、その回転
電極及び固定電極間の静電容量に基づいて回転軸の回転
角度を検出する構成としたから、検出出力の分解能の向
上並びに寿命に対する信頼性の向上を同時に実現できる
と共に、全体の小形化を実現できるという有益な効果を
奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す縦断面図
【図2】分解状態で示す斜視図
【図3】電気的構成の概略を示す図
【図4】信号処理回路からの出力波形図
【図5】本発明の第2実施例を示す要部の斜視図
【符号の説明】
1はステアリングシャフト(回転軸)、2は被検出モジ
ュール、2aは回転電極、4はセンサボディ、6は固定
電極、8は信号処理回路、10は発振回路、11はf−
V変換回路、12は被検出モジュール、12aは回転電
極を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸と一体回転するように設けられ、
    その回転軸と同心状の曲面形状に形成された回転電極
    と、 この回転電極の回転軌跡と所定のギャップを存し且つそ
    の回転方向と交差した方向へ指向した状態で配置された
    線形状の固定電極と、 前記回転電極及び固定電極間の静電容量を抽出する信号
    処理回路とを備え、 前記回転電極を、その回転位置に応じて前記固定電極と
    の対向面積が所定パターンで変化する形状に設定したこ
    とを特徴とする回転角度検出装置。
JP1667797A 1997-01-30 1997-01-30 回転角度検出装置 Pending JPH10213411A (ja)

Priority Applications (1)

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JP1667797A JPH10213411A (ja) 1997-01-30 1997-01-30 回転角度検出装置

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JP1667797A JPH10213411A (ja) 1997-01-30 1997-01-30 回転角度検出装置

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JPH10213411A true JPH10213411A (ja) 1998-08-11

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ID=11922952

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JP1667797A Pending JPH10213411A (ja) 1997-01-30 1997-01-30 回転角度検出装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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