JPH11287672A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光センサを利用してステアリングの回転情報
を検出する回転角度検出装置においては、バッテリを外
した時にそれまでの回転情報が消滅してしまうという問
題があった。 【解決手段】 イグニッションスイッチ６をオフした時
にマイコン４によりフォトインタラプタ群５での消費電
力を低減するスリープモードに制御すると共に、回転情
報を恒久的に記憶する不揮発メモリにその前回の回転情
報を記憶するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車輌のステアリング
の回転位置を検出する装置に係わり、ステアリングの回
転角度を検出することにより車輌の進行方向を検出する
回転角度検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等の車輌のステアリング
は、ステアリングホイールを時計および反時計回りに複
数回（通常、３〜６回）回転させると、左右いっぱいに
切れてロック・トゥ・ロックするようになっている。

【０００３】これは、ステアリングホイールの回転運動
をステアリングギヤによって減速することにより、運転
者がステアリングホイールを回すのに要する腕力を軽減
すると共に、ホイールからの振動や衝撃をステアリング
ホイールに伝わり難くするためである。また、車輌の進
行方向を変えるのに必要なステアリングホイールの操作
量（切れ角度）を大きくすることにより、操作性を向上
させるためでもある。すなわち、ステアリングホイール
を僅か操作しただけで車輌の進行方向が大きく変化する
と、運転者に過度の注意力を要求することになるため、
運転者の感性に合ったブロードなハンドリング特性にし
て走行を安定させているわけである。

【０００４】従って、ステアリングホイールを目視した
だけではステアリングの回転位置を判断できず、車輌の
進行する方向を判定することもできない。そのため、ス
テアリングの位置および回転角度を検出する装置が提案
されている。すなわち、同装置を用いることにより、運
転者は容易に車輌の進行する方向（特に直進するかどう
か）を判定することができる。また、同装置は、ステア
リングの角度に応じてサスペンションの硬さを変える装
置、ステアリングが一定角度以上回転している場合に運
転者に警告を発する装置、帰路案内を行う装置等の各種
の制御装置に応用することもできる。

【０００５】従来の回転角度検出装置の構成を図４に示
す。同図において、２９はディスクであり、所定のピッ
チで設けられた第１の透孔列３０ａと基準位置を表わす
第２の透孔３０ｂを有し、ロータ３４に固定されてい
る。３１は第１の透孔列３０ａに対応して設けられた発
光素子３１Ｄと受光素子３１Ｐを対向させた透過型フォ
トインタラプタでなる第１のセンサであり、３２は第１
のセンサ３１と同様の構造をもつ第２のセンサであり、
第１のセンサ３１と第２のセンサ３２とはあらかじめ所
定の角度ピッチを持って配設されている。３３は第１の
センサ３１と同様の構造を持つ第３のセンサであり、ニ
ュートラル位置を検知するように第２の透孔３０ｂに対
応して配設されている。第１のセンサ３１、第２のセン
サ３２、第３のセンサ３３はケース３５に収納されてお
り、ロータ３４は車輌等のステアリングの回転に連動し
て自在に回転するように構成されている。

【０００６】次に上記従来の各構成要素の相互の関係と
動作について説明する。車輌のステアリングが操作され
ると、それに連動してロータ３４が回転し、ロータ３４
に固定されたディスク２９が回転し、第１のセンサ３１
と第２のセンサ３２がディスク２９の透孔３０ａの数を
検出する。透孔３０ａはあらかじめ所定の角度ピッチを
もって設けられているので、第１のセンサ３１、第２の
センサ３２により透孔３０ａの数を係数することによっ
て、ステアリングの回転角度が測定できる。第３のセン
サ３３はニュートラル位置を検知する。

【０００７】従って、回転角・回転方向検出信号の数お
よび位相を電子回路にて処理することにより、ステアリ
ングの回転角および回転方向を算出することができる。

【０００８】そして、ステアリング回転角および回転方
向からステアリングの回転位置を検出することができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車輌のエン
ジン停止時（キー位置がイグニッションスイッチがオフ
又はアクセサリー位置）においては、バッテリを節電す
るために従来の回転角度検出装置への電源供給が遮断さ
れる。そこで、電子回路内には記憶素子が設けられ、エ
ンジン停止直前のステアリングの回転位置を記憶してお
くようになっている。しかしながら、エンジンが停止し
ている間にステアリングホイールを回転させた場合に
は、記憶してあるステアリングの回転位置と実際の回転
位置とが異なってしまう。これは、各フォトインタラプ
タの検出信号の数および位相の変化に基づいてステアリ
ングの回転位置を検出するためである。そのため、車輌
のエンジン始動時においてステアリングが全く回転して
いないときには、各検出信号自体を検出することはでき
ても、その数および位相の変化はわからないわけであ
る。従って、エンジンが停止している間にステアリング
が回転した場合、エンジン始動時にはステアリングの回
転位置を検出できないことになる。

【００１０】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、ステアリングの回転角度・回転方向
をバッテリより供給された電源にて電子制御回路を含む
センサを駆動し、エンジンが停止している間は低消費電
力モードに制御され、バッテリの消耗を低減するように
構成されているが、供給電源のクランキングまたはバッ
テリの消耗や故障して取り替え時に電源供給が停止した
とき、その前回の回転角情報を記憶しておくことによ
り、再度電源供給が行われたときに即座に回転角度情報
を検出することができる回転角度検出装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、円周方向に所定の間隔で複数個配列され
た第１の透孔および基準位置を表わす第２の透孔を有す
るディスクと、あらかじめ所定の角度ピッチをもって設
けられた１対の発光素子と受光素子を含み前記第１の透
孔を検知するための第１のセンサエレメントと、発光素
子と受光素子を含み前記第２の透孔を検知するための第
２のセンサエレメントと、前記第１、第２のセンサエレ
メントの信号を用いて前記ディスクの回転角および回転
方向に応じた検出信号を出力する制御回路を備え、その
制御回路は、主スイッチがオフのとき、前記第１及び第
２のセンサエレメントの消費電力を低減するスリープモ
ードに制御する手段と、供給電源がオフしたときその前
回の回転角情報を恒久的に記憶する手段とを備えた回転
角度検出装置であり、バッテリのクランキングまたは消
耗や、故障のためバッテリが外されたとき、その直前の
回転角情報を記憶手段に記録し、再び電源が供給された
とき記憶手段より回転角情報を読み出し正常動作を行わ
せることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、円周方向に所定の間隔で複数個配列された第１の透
孔および基準位置を表わす第２の透孔を有するディスク
と、あらかじめ所定の角度ピッチをもって設けられた１
対の発光素子と受光素子を含み前記第１の透孔を検知す
るための第１のセンサエレメントと、発光素子と受光素
子を含み前記第２の透孔を検知するための第２のセンサ
エレメントと、前記第１、第２のセンサエレメントの信
号を用いて前記ディスクの回転角および回転方向に応じ
た検出信号を出力する制御回路を備え、その制御回路は
主スイッチがオフのとき、前記第１及び第２のセンサエ
レメントの消費電力を低減するスリープモードに制御す
る手段と、供給電源がオフしたときその前回の回転角情
報を恒久的に記憶する手段とを備えた回転角度検出装置
であり、主スイッチがオフのときは低電力消費モードで
作動し、回転角情報を記憶手段で記憶し、供給電源がオ
フになっても再びオンすれば回転角情報を読み込み作動
できるという作用を有する。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、スリープモード時に前記第１、第２のセ
ンサエレメントのうちの発光素子側に微少電流を供給す
る手段と、前記受光素子側の入力感度を制御する手段を
付加した回転角度検出装置であり、受光素子側の入力感
度を制御し、受光素子の電流を微少電流として更なる低
電力消費モードにするという作用を有する。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、前記記憶手段は供給電源がオフするとき
のみ回転角情報を記憶するよう構成した回転角度検出装
置であり、回転角情報は供給電源がオフするときのみ記
憶され、電源が普及したときに回転角情報を読み出して
正常動作を行なわせるという作用を有する。

【００１５】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
回転角度検出装置の主要部の回路ブロック図であり、１
は逆流防止のダイオード、２は１２Ｖ／５Ｖ変換用電源
回路、３は情報を恒久的に記憶する手段としての不揮発
メモリ、４はマイコン、５は透過型フォトインタラプタ
群、６はイグニッションスイッチ、７は入力回路、８は
消費電力切換回路、９は発振子、１０はリセット回路、
１１は出力端子、１２はトランジスタ、１３は発光素子
の制限抵抗、１４は消費電力切換回路の発光素子の制限
抵抗、１５〜１７は受光素子の制限抵抗、１８〜２０は
消費電力切換回路の制限抵抗である。ここで、透過型フ
ォトインタラプタ群５は図４に示した回転角度検出装置
が使用されるものとし、３１Ｄ〜３３Ｄは発光素子、３
１Ｐ〜３３Ｐは受光素子である。

【００１６】本実施の形態１において、今バッテリ（＋
Ｂ）よりはじめて電源が供給されると、ダイオード１を
経由し、１２Ｖ／５Ｖ変換用電源回路２を通してマイコ
ン４に電源が供給され、透過型フォトインタラプタ群５
にも電源が供給される。前記透過型フォトインタラプタ
群５の発光素子３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄと受光素子３１
Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐの間にディスク２９の透孔列３０ａ
および３０ｂが通過すると受光素子３１Ｐ，３２Ｐ，３
３Ｐの出力がマイコン４に入力される。イグニッション
スイッチ６のＯＮ／ＯＦＦ信号が入力回路７を通してマ
イコン４に入力される。不揮発メモリ３はマイコン４よ
り出力される回転角情報を＋Ｂが供給されている間に記
憶し、＋Ｂの供給がなくなるとその間に記憶されない
が、その後に電源供給が再開したとき再生するためにあ
る。リセット回路１０は電源供給される時にマイコン４
を初期化するためにある。発振子９はマイコン４のクロ
ック用発振子である。マイコン４の出力端子１１は舵角
センサの値をシリアル信号にて出力する端子である。マ
イコン４の出力ポートＰ０１はイグニッションスイッチ
６がＯＮの時は通常ハイレベル出力になっており、消費
電力切換回路８のトランジスタ１２がＯＮ状態となって
いる。

【００１７】透過型フォトインタラプタ群５の発光素子
３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄの制限抵抗１３と消費電力切換
回路８の制限抵抗１４との関係は１３＞１４に設定し、
消費電力切換回路８のトランジスタ１２がＯＮの時は抵
抗値１４の方が支配的となり、発光素子３１Ｄに電流が
１０ｍＡ程度流れるように設定しておく。これを通常モ
ードとする。一方、透過型フォトインタラプタ群５の受
光素子３１Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐの制限抵抗１５，１６，
１７（ここで１５，１６，１７は同じ抵抗値）と消費電
力切換回路８の制限抵抗１８，１９，２０（ここで１
８，１９，２０は同じ抵抗値）との関係は１５＞１８に
設定し、消費電力切換回路８のトランジスタ１２がＯＮ
の時は抵抗値１８の方が支配的となり、受光素子３１Ｐ
に電流が１ｍＡ程度流れるように設定しておく。これを
通常モードとする。

【００１８】ここで、イグニッションスイッチ６がＯＦ
Ｆになると、入力回路７を通してマイコン４にＯＦＦ信
号が入力され、出力ポートＰ０１をロウレベルにして消
費電力切換回路８のトランジスタ１２がＯＦＦ状態とな
る。このＯＦＦ状態において透過型フォトインタラプタ
群５の発光素子３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄの制限抵抗１
３，１４の中で１３のみになり、発光素子３１Ｄの電流
が０．３ｍＡ程度流れるように設定しておく。これが消
費電力低減モードの微少電流モードである。

【００１９】一方、マイコン４の出力ポートＰ０１がロ
ウレベルとなり、消費電力切換回路８のトランジスタ１
２がＯＦＦの時は抵抗値１５，１８の中で１５のみにな
り、受光素子３１Ｐの電流が０．０１ｍＡ程度流れるよ
うに設定しておく。これが消費電力低減モードの感度向
上モードである。

【００２０】ここで、イグニッションスイッチ６がＯＦ
Ｆになると、入力回路７を通してマイコン４にＯＦＦ信
号が入力され、出力ポートＰ０１をロウレベルにして消
費電力切換回路８を通して透過型フォトインタラプタ群
５を消費電力低減モードに制御する。その後、マイコン
４もスリープモード（マイコン自身の消費電力低減モー
ド）になる。

【００２１】透過型フォトインタラプタ群５を消費電力
低減モードに切換え、かつ、マイコン４もスリープモー
ド中において、ディスク１が回転すると、透過型フォト
インタラプタ群５の受光素子３１Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐの
いずれから信号が出力され、マイコン４に入力されるこ
とにより、マイコン４はスリープモードからウェイクア
ップモードになり、イグニッションスイッチ６がＯＦＦ
にも拘わらず、マイコン４の出力ポートＰ０１をハイレ
ベルにして通常モードになる。その後、一定の時間経過
後、ディスク２９が回転信号（受光素子３１Ｐ，３２
Ｐ，３３Ｐのいずれから信号が出力されマイコン４に入
力信号）がなくなると、消費電力低減モードに切換えら
れる。

【００２２】電源＋Ｂが供給されている間において、不
揮発メモリ３はマイコン４により最新の回転角情報に書
き換えられる。また、バッテリ（＋Ｂ）がクランキング
で電圧降下したとき、または消耗や故障のため外された
とき、マイコン４はリセット回路１０によりリセットさ
れ、マイコン４で処理されていた回転角情報は消滅す
る。その後、電圧が供給されたときマイコン４は不揮発
メモリ３より前回の回転角情報を読み込み再び動作をは
じめることができる。ここで、ダイオード１は＋Ｂ端子
が０Ｖになった時、＋Ｂ側に逆流電流が流れない役目を
している。

【００２３】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２における回転角度検出装置のマイコン周辺の構成を
示す回路図であり、２４は１２Ｖ／５Ｖ変換用電源回
路、２５はマイコン、２６はマイコンリセット用リセッ
ト回路、２７はリセット回路２６より高い電圧に設定し
ている供給電源監視用リセット回路、２８は情報を恒久
的に記憶する手段としての不揮発メモリである。図３は
供給電圧と不揮発メモリに回転角情報が記憶されるタイ
ミング図である。

【００２４】図２、図３において、供給電圧が下がり、
図３に示すａのタイミングで１２Ｖ／５Ｖ変換用電源回
路２４の出力であるマイコン供給電圧が落ち始め、その
後、図３に示すｂのタイミングでリセット回路２７がリ
セットする。このとき、マイコン２５は不揮発メモリ２
８に記憶する動作を行う。そして、その後、図３に示す
ｃのタイミングでリセット回路２６がリセットしマイコ
ン２５は動作停止する。よって、供給電源がＯＦＦする
ときのみ回転角情報を不揮発メモリ２８に記憶すること
ができる。

【００２５】尚、上記した本実施の形態においては、イ
グニッションスイッチ６がオフの時、第１ないし第３の
センサである発光素子３１Ｄ，３２Ｄ，３３Ｄおよび受
光素子３１Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐを省電力モードとして作
動させたが、他に第１、第２のセンサである発光素子３
１Ｄ，３２Ｄおよび受光素子３１Ｐ，３２Ｐのみを作動
させ、第３のセンサである発光素子３３Ｄおよび受光素
子３３Ｐをオフさせておくことにより、更なる省電力化
を図ることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、バッテリ（＋
Ｂ）電源が供給されているとき回転角情報を不揮発メモ
リに記録しておき、クランキング時や電源が外され、そ
の後再び電源が供給されると回転角度検出装置を作動
し、エンジン停止時、バッテリ交換時のあとでもステア
リングの回転角度・回転方向を検出することができる回
転角度検出装置を簡単な構成によって実現することにあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における回転角度検出装
置の主要部のブロック図

【図２】本発明の実施の形態２における回転角度検出装
置の主要部のブロック図

【図３】同装置の動作タイミング図

【図４】（ａ）従来の回転角度検出装置の主要部である
ディスクの平面図 （ｂ）同装置の主要部であるセンサの斜視図

【符号の説明】

１ ダイオード ２ １２Ｖ／５Ｖ変換用電源回路 ３ 不揮発メモリ ４ マイコン ５ 透過型フォトインタラプタ群 ６ イグニッションスイッチ ７ 入力回路 ８ 消費電力切換回路 ９ 発振子 １０ リセット回路 １１ 出力端子 １２ トランジスタ １３ 制限抵抗 １４ 制限抵抗 １５〜１７ 制限抵抗 １８〜２０ 制限抵抗 ２４ １２Ｖ／５Ｖ変換用電源回路 ２５ マイコン ２６ リセット回路 ２７ 供給電源監視用リセット回路 ２８ 不揮発メモリ ２９ ディスク ３０ａ 第１の透孔 ３０ｂ 第２の透孔 ３１Ｄ〜３３Ｄ 発光素子 ３１Ｐ〜３３Ｐ 受光素子 ３４ ロータ ３５ ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西本 進 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周方向に所定の間隔で複数個配列され
   た第１の透孔および基準位置を表わす第２の透孔を有す
   るディスクと、あらかじめ所定の角度ピッチをもって設
   けられた１対の発光素子と受光素子を含み前記第１の透
   孔を検知するための第１のセンサエレメントと、発光素
   子と受光素子を含み前記第２の透孔を検知するための第
   ２のセンサエレメントと、前記第１、第２のセンサエレ
   メントの信号を用いて前記ディスクの回転角および回転
   方向に応じた検出信号を出力する制御回路を備え、その
   制御回路は、主スイッチがオフのとき、前記第１及び第
   ２のセンサエレメントの消費電力を低減するスリープモ
   ードに制御する手段と、供給電源がオフしたときその前
   回の回転角情報を恒久的に記憶する手段とを備えた回転
   角度検出装置。
2. 【請求項２】 スリープモード時に前記第１、第２のセ
   ンサエレメントのうちの発光素子側に微少電流を供給す
   る手段と、前記受光素子側の入力感度を制御する手段を
   付加した請求項１記載の回転角度検出装置。
3. 【請求項３】 前記記憶手段は供給電源がオフするとき
   のみ回転角情報を記憶するよう構成した請求項１記載の
   回転角度検出装置。