JPS6159212A - 回転角検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転側に設けた角度検出マーカ、例えばスリ
ット等の通過を固定側に設けたマーカ検出器で検出して
角度情報を１りるようにした回転角検出器に関し、特に
回転角の基ｆ１ζ１ｔを検出できるようにした回転角検
出器に関する。

（従来技術） 従来の回転角検出器としては、例えば第５図に示すよう
なものがある（特開昭５７−１６３８１５号）。

第５図において、１は回転側となる例えばステアリング
シャフトであり、ステアリングシャフト１にはスリット
円板２が固着され、このスリット円板２には等間隔で角
度検出マーカとしてのスリット３が形成されている。ス
リット円板２の外周位置にはスリット３を挟んで発光素
子４と受光素子５でなる２組のフォトカブラ５ａ、（３
ｂが所定の角度ピッチ、例えば４分の１ピツチずらして
固定設置され、スリット３の通過をフォトカブラ６ａ、
６ｂで光学的に検出して角度パルスを出力するようにし
ている。

このにうなスリット円板とフォトカブラの組み合わせで
なる回転角検出器では、スリブ１へ円板２のｕ転に応じ
たスリット３の通過で７ｔ　ｈカブラ５ａ、５ｂのそれ
ぞれより位相差をもった角度パルスが得られ、この位相
差によって回転方向を検出すると共にいずれか一方の角
度パルスを回転方向に応じて加算または減算することで
回転」や角度の変化率などの角度情報を（Ｊることがで
きる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の回転角検出器にあって
は、例えば車両のステアリングの操舵角を検出してパワ
ーステアリング制御等を行なう場合、舵角速度や舵角方
向とその角度変化等は検出できるが、車両が直進する操
舵角を零としてその角度からどれだけ回転したかを示す
絶対的操舵邑の値を検出器の角度パルスからは検出する
ことができないという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、絶対的な回転角を検出するために必要な基準とな
る回転位置（例えば零位置）を検出することのできる回
転角検出器を提供することを目的とし、回転体側に基準
位置を示す基準マーカを設け、この基準マーカの通過を
固定側に設けた基準マーカ検出器で検出し、更に１回転
毎に基準マーカの検出信号が１ｑられてしｙｌ：うので
、回転体の回転を直線運動に変換し、基準位置を含む所
定の直線移動範囲内においてのみ基圭１トマーカの検出
を許容し、所定の直線移１１１１Ｊ範囲外において基準
マーカの検出を禁ｌ卜する出力選択を行なうように構成
したものである。

（実施例） 第１図は本発明の回転角検出器におりる回転側を取り出
して示した斜視図であり、第２図に固定側との相み合せ
を断面図にて示す。

まず構成を説明すると、１は回転体となるステアリング
シャフトであり、ステアリングシャフト１にはスリット
円板２が固定され、このスリット円板２には従来と同様
に角度検出マーカとしてのスリット３が等間隔で複数形
成されており、例えばスリット３は角度２度または４度
間隔で全周に設けられている。更に、スリット円板２に
形成したスリット３の内側の１８所には、操舵角零とな
る位置を示ＴＩ″基準マーカとしての基準位置検出用ス
リット９が設けられている。

このようにスリット３及び基準位置検出用スリット９を
備えたスリット円板２の上部には歯車８が同軸に固定さ
れ、歯車８によってステアリングシャフト１の回転を外
部に取り出せるようにしている。

次にＭ２図において、スリット円板２と共に回転側に設
けられた歯車８には固定側どなるケース１０に設けた歯
車１１が噛み合され゛、歯車１１はケース１０内に装着
した枠体１２にネジ１３による抜は止めをもって回転自
在に軸支したネジシャフト１４の一端に固定されており
、歯車８の回転をネジシャフト１４に伝えるようにして
いる。ネジシャフト１４にはブロック１５が螺合され、
ブロック１５は枠体１２の内側に設けたガイド板１Ｇに
！１１７を嵌め入れて回転を規制しており、従ってネジ
シャフト１４の回転でブロック１５はガイド板１６に沿
って上下に直線移動する。即ち、歯車８，１１、ネジシ
！・フト１４、溝１７によってガイド板１６に嵌め込ま
れたブロック１５をしって歯車８の回転を固定側の直線
運動に変換する変ＩＩＡａ溝を構成している。

ネジシャフト１４の回転で直線移動するブロック１５の
左側には摺動接点１８が設けられ、囲動接点１８は枠体
１２に固定された基板１９１：をスライドする。

この基板１９は第３図に取り出して示ずように１習動接
点１８のスライド面に２木の平行電極２０゜２１を形成
しており、長い方の平行電ｌｌＴｌ２Ｏの幅Ａ　Ｇ；Ｉ
ｌ：摺動接点１８の図示の基準位置を中心としてステア
リングホイールの全回転領域（ロックツーロックで４回
転）に対応した直線移動範囲内また短い方の平行電極２
１は１晋動接点１８の図示の基準位置（舵角零位置）を
中心とした±１８０度未満、即ち１回転未満の回転に対
応した直線運動範囲より短い寸法Ｂを有する。

この摺動接点１８の動きを更に詳細に説明覆るならば、
例えば回転側の歯車８と固定側の＃ｆｉＦ４１１１との
直径比を１０対１とし、またネジシＩ２７ト１４のピッ
チを０．５とした場合、ステアリングシャフトの１回転
に対応して歯車１１は１０回転し、同じネジシャフト１
４の１０回転でブロック１５、叩ち摺動接点１８は５Ｉ
ｌｌＩＩＩ移動することとなる。従って、第３図におけ
る平行電４！ｌ１２１の寸法８としては、例えばステア
リングシャフト１の１回転に対応した５ｍｍの長さとし
ておけば、舵角零となる基準位置を中心とした±１８０
度の範囲内で摺動接点１８が摺接するようになる。

再び第２図を参照するに、ケース１０のスリット円板２
に相対した位置には発光ダイオード等を用いた発光素子
２２が設けられ、発光素子２２はスリット円板２に形成
した基準位置検出用スリット９の回転位置に相対してお
り、スリット円板２を間に挾んで反対側にフォトトラン
ジスタ等の受光素子２３を配置している。ケース１０の
発光索子２２に対しては外部より引き込まれた一方のリ
ード線２４ａが接続されると共に、他方のリード線２１
１．ｔＭｉ１９を介して接続しており、例えば第３図に
示すようにリード線２４ｂによって電源電圧十ＶＣを良
い方の平行電極２０に印加し、摺動接点１８と平行電極
２１を介して発光素子２２に電源を供給し、リード線２
４ａによって発光索子２２のカソード側をアースに接続
する。

このようにスリット板の回転に応じて直ＦＡ運動する摺
動接点１８と基板１９の平行電極２０．２１との組合せ
にＪ：す、短い方の平行電極２１で定まる寸法Ｂの範囲
内の摺動接点１８の移動ぐ発光索子２２にｒｒｉ澱が供
給されて発光駆１ＰＩＩＬ、、一方、摺動接点１８が平
行電極２１を外れると発光素子２２に対する電源供給が
遮断され、発光素子２２と受光素子２３による！ｓ準位
置検出用スリット９の検出を禁止することがで６、平行
電極２１の長さＢで定まる回転領域のみにＪ５いて基準
位置検出用スリットの検出出力が得られる出力選択機能
が実現される。

次に、第４図の信号波形図を参照して上記の実施例の動
作を説明する。

まず、組付は調整の段階でステアリングホイールを零舵
角位胃に合せ、この零舵角位置におりるスリット円板２
に形成した基準位置検出用スリット９に対し、第２図に
示すようにケース１０の発光素子２２を位置合せし、反
対側の受光素子２３に基準位置検出用スリット９を通る
透過光を入射させ受光素子２３の受光出力がｔ７られる
ようにしておく。

次に、検出器に電源を供給した状態でステアリングホイ
ールをロックツーロックで４回転操作したとすると、第
４図に承りように基準位置検出用スリット９は、操舵角
零、±３６０度、及び±　７２０度となる１回転毎の位
置で第２図に示す発゛光素子２２と受光素子２３の間を
通過する。

一方、ステアリングシャフト１の回転は歯車８゜１１を
介してネジシャフト１４に伝達され、ステアリングシャ
フト１の回転に応じたブロック１５の直線運動を作り出
す。ここで、前述したように歯車８と歯車１１の直径比
が１０対１であったとすると、歯車８の１回転で歯車１
１が１０回転し、ネジシャフト１４のピッチが０．５で
あることからブロック１５は歯車８の１回転で５ｍｍ移
動する。

この１回転に対応したプ〔１ツク１５の移動量に対応し
て第３図に示す基板１９の平１テ電極２１の長さＢが［
３＝＝　５　ｍａ＋に設定されているため、摺動接点１
８は零位置を基準とした±１８０度の回転領域で平行電
極２０と２１を短絡し、零位置を基準とした±１８０Ｉ
ｆの回転範囲内で発光ダイオード２２に電源電圧十ＶＣ
を供給し、発光素子２２が発光駆８Ｉされている。一方
、平行電極２１の長さＢを外れる±１８０度を越える回
転領域において４；シ、摺動接点１８が平行？Ｉｆｆ極
２１の接触から外れ、発光素子２２に対する７８ｍ供給
が鴻所されて発光）に子２２の発光浮止状態となる。こ
の結果１発光索子２２が発光駆動されている零位置を基
準どした±１８０度の範囲内における基準位置検出用ス
リット９の通過に対してのみ受光！（子２３から検出パ
ルスが得られ、他の回転位置で基準位置検出用スリット
９が通過しても発光索子２２の発光駆動が停止されてい
ることから受光素子２３からは受光パルスがｉｆられず
、その結末、ステアリングホイールの零舵角位置におけ
る基準マーカ信号のみが受光素子２３より受光パルスと
して得られることになる。

このようにステアリングホイールの零舵角位置を示す基
準マーカの検出パルスが得られるため、第１図に示した
従来と同じスリット円板２に形成した角度検出用のスリ
ット３の通過をフォトカブラによって光学的に検出した
角度パルスをカウンタで回転方向に応じて加算または減
算し、零位置を示す基準位置検出用スリット９による基
へ１７一カ信号が得られたならば、カウンタを零にクリ
アさせることで舵角零位置を基準とした絶対的な操舵う
を求めることができる。

尚１．Ｆ記の実施例は回転体の回転を直線運動に変換す
ることにより移動する摺動接点を利用して零位置を示す
Ｉ！ｔ！準マー゛力（Ｈ号の出力選択を行なっているが
、他の実施例として、ネジシャフト１４により直線移動
されるブロック１５にマグネットを配置すると共に、基
板１９側にリードスイッチを設け、マグネットの移動に
よるリードスイッチのオン・オフで零位置を基準とした
所定の範囲内で発光索子２２を発光駆動さけるようにし
てらよい。更に、発光素子２２は常時発光させておき、
フォト１−ランジスタ笠を用いた受光素子２３の出力を
コンパレータ回路に入ノフし、このコンパレータ回路の
スレッショルドレベルを定める抵抗分圧回路の一方の抵
抗を磁気抵抗素子どし、この磁気抵抗素子の抵抗値をネ
ジシャフト１４により直線移・動されるブロック１５に
配置したマグネットの移動により変化させ、コンパレー
タ回路のスレッシ３ルドレベルを変化させることで零位
置を基準とした所定の領域のみにおいて受光素子２３の
受光出力がスレッショルドレベルを上回る。Ｊ：うに設
定し、この領域を外れる範囲についＣはスレッショルド
レベルを高めてコンパレーク回路からの受光出力を禁止
さぼる出力選択を行なうようにしてもよい。

更にまた１、Ｆ記の実施例はステアリング２１１イール
の操舵角を検出する場合を例にとるものであったが、本
発明はこれに限定されず、適宜の回転体の零位置を検出
する場合にそのまま適用することができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、回転体側に基
準位置を示す基準マーカ（基準位置検出用スリット等）
を設け、この２３　Ｑ’マーカの通過を固定側に設けた
基準マーカ検出器で検出し、更に１回転毎に基準マーカ
の検出信号がｊｑられてしまうので回転体の回転運動を
直線運動に変換し、基準位置を含む所定の直線移動範囲
内においてのみ基準マーカの検出を許容し、所定の直線
柱！ｅ範囲外において基準マーカの検出を禁止する出力
選択を行なうようにしたため、検出器自体で回転側の零
位置を示す基準マーカ信号を直接１５？ることができ、
絶対的な回転位の値を検出するために必要な基準となる
回転位置（零位置）を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる回転側の一実施例を示した斜視
図、第２図は第１図の回転側と組み合わせた本発明の一
実施例を示した断面説明図、第３図は第２図の基板を取
り出してＴｉ極構造を示した説明図、第４図は第１〜３
図の実ｍＷ４による零位置の検出を示したイＣ号波形図
、第５図は従来例を示した説明図である。 １：ステアリングシせフト ２ニスリツト円板 ３ニスリツト ８、・１１：歯車 ９：基準位置検出用スリット １２：枠体 １３：ネジ １４：ネジシャフト １５ニブロツク １６：ガイド板 １７：溝 １８：摺動接点 １９：基板 ２０．２１：’Ｆ行電極 ２２：発光素子 ２３：受光素子 ２４ａ　、２４ｂ　　：リード線 特許出願人　日産自動車株式会社 第１図 第２図 第３図 ４ｂ 第４図 回転角 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　回転体に設けた基準位置を示す基準マーカと、該基準
   マーカの通過を検出する基準マーカ検出手段と、 前記回転体の回転を直線運動に変換する変換機構と、 該変換機構による直線運動のうち基準位置を含む所定の
   直線移動範囲内においてのみ前記基準マーカ検出手段に
   よる基準マーカの検出を許容し、所定の直線移動範囲外
   において基準マーカの検出を禁止する出力選択手段とを
   設け回転体の基準位置を検出することを特徴とする回転
   角検出器。