JPS63295918A - ステアリングシャフトの回転角検出装置 - 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、車両のステアリング等の回転軸の回転量と方
向を検知すると共に、ステアリングの初期位置を併せて
検出することができる回転角検出装置に関するものであ
る。

従来の技術 従来、この種の回転角検出装置としては、トヨタ自動車
株式会社、昭和６１年１月発行のソアラ新型車解説書（
４−３８）に示すものがあった。

こｎ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
うに、ハンドル直下の円環状箱体内に上側と同様のスリ
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６Ｑ−
１５８３１３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ｎている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、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
という難点があった。

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、同様に光学式である難点と共に
、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之め、本体にカムを取り
つけ、このカムに多極の磁界と一極の磁界を並行に配置
して形成し友磁石リングを係止し、多極の磁界の磁界を
複数個の第１の磁気抵抗素子で検出し、前記一極の磁界
を第２の磁気抵抗素子で検出する構造としたものである
。

作用 本発明は上記のような構成により、前者の多磁極ついて
はセンサーとして配置した複数個の第１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、制御装置は回転量はパルスの回数で
、又、回転方向は例えば２個のパルスの位相差により検
知する。

更に後者の単一の例えばＮ磁極は、上記に記した２個の
センサーの下段に配された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に基づいて説明する
。

第１図及び第２図において、１はハンドルの直下に配置
されイグニッションキーユニットなどに固定されるスイ
ッチ本体であり、２は操作枠２ａによって操作されるタ
ーンシグナル・ライトなどのスイッチユニット、３°は
操作枠３ａによって操作されるワイパー・ウオッシャな
どのスイッチユニットである。４はスプリング９によっ
て上方に加勢され、図示されないが上方に配置されたハ
ンドルに、等角ピッチには配置されていないカムビン４
ａ、４ｂ、４ｃによって係合し、ハンドルの回転に呼応
して回転するカムである。６はカム４に係合乃し接着固
定される磁石リングであり、多磁極を形成された上部着
磁部６ムと、その下段に単一の磁極を形成された下部着
磁部６Ｂからなり、６はカム４に設けたＤカット７に係
合し磁石リングの位置を規制する磁石リングガイドであ
る。８は多磁極を検知する対になった２個の第１の磁気
抵抗素子と、単一の磁極を検知する１個の第２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
の回路部分よりなるセンサーユニットである。尚、ハン
ドルに取り付けられる前にカム４が脱着することを防止
するため、カム４に設けた抜は止め部１２は、本体ボス
１ｏに設けられたカム係止部１１に係合する構造になっ
ている。

なおａａ、ｓｂは取付ビスである。

第３図は磁石リング５の上部着磁部５人の詳細図であり
、磁石乃し樹脂マグネットなどで形成され磁石リング６
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おり、カム４のＤカット７と、等角
ピッチには配置されていないカムビン４ａ、４ｂ、４ｃ
の関係から、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４図において１６は磁気抵抗素子１３とパルス発生回
路１４（詳細回路構成は第９図に記載）からなるセンサ
ーであｐ、１６１Ｌのセンサーも同様に磁気抵抗素子１
３１Ｌとパルス発生回路１４＆から構成されており、本
実施例ではＮ乃しＳ極の着磁幅をｐ”とすると、２個の
磁気抵抗素子１３．１３１のピッチは”ｐ／４”となる
よう構成されている。

第６図は磁石リング６の下部着磁部６Ｂの詳細図であり
、磁石乃し樹脂マグネットなどで形成され磁石リング６
は予めラジアル方向に一箇所だけ例えばＮ極形成されて
おり、カム４のＤカット７と、等角ピッチには配置され
ていないカムビン４ａ、ａｂ、４ｃの関係から、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１６ｂは磁気抵抗素子１３ｂとパルス発
生回路１４ｂ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１３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１３は、電源ＶＣＣよりＴ２に一定の電圧
（例えば６Ｖ）が供給されており、抵抗Ｒ１はＲ２と抵
抗値が等しくなる様な点からＴ１を介して比較器１９の
負側に接続されている。またで３はアースされている。

１７は磁気抵抗素子１３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１９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。伺、ｖＲｌは設定値を
微調する可変抵抗器であり、比較器１９の正側に結続さ
れている。１８は比較器１９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より構成これ
る回路であり、Ｒ７はプルアップ用の抵抗である。

２ＯＡ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。

センサー１６ａ１センサー１６ｂも上記と同様の構成で
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
４図ＡＣ方向）に回転せられた場合、ハンドルの回転に
呼応してカム４も反時計方向に回転し、磁石リング６の
上部着磁部６ＡのＳ磁極端５ａが磁気抵抗素子１３に近
接したとき磁気抵抗素子１３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５ｂが通過する際最小となる。更に、６ｂが通過後は
抵抗は暫時大きくなりはじめ、磁極端６Ｃ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１９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−＋Ｖ
　Ｆ　Ｗｉｎの様に変化するが、その際、抵抗Ｒ６とＲ
６で構成される回路１８は、パルスを発生きせるスライ
ス電圧レベルにヒステリシスをも友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９、Ｖｍａｘ−
＋ＶＦｍｉｎに変化するＦは、電圧ＶＳＬでパルスは立
ち下がり、出力パルス２０人を形成する。

以降ハンドルが回転し続けると、磁気抵抗素子１３＆も
同様の挙動を示すが、磁気抵抗素子１３と”ｐ／４”の
位置づれがあるため、出力パルス２０Ｂは、“ｐ／４”
だけ遅れて発生する事となる。従ってセンサー１６と１
６２Ｌは、以上の挙動に従っ友各々のパルス信号出力２
０人と２０Ｂ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１
６と１６２Ｌ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１６と１（５Ｌ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（Ａ
Ｃ方向）に回転せらｎた場合、磁石リング６の下部着磁
部５ＢのＮ磁極端５ｄが磁気抵抗素子１３ｂに近接した
とき磁気抵抗素子１３ｂに作用する磁界は暫時大きくな
９、抵抗Ｒ１の値も暫時小ざくなっていき磁極の中心６
ｅが通過する際最小となる。更に、６ｅが通過後は抵抗
は暫時大きくなりはじめ、磁極端６ｆ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１９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−１ｍａｘ→Ｖ　Ｆ　ｗｉ
ｎ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、Ｖ　Ｓ
　ｗｉｎ−４Ｖｍａｘ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、Ｖ　ｗａｘ　−＊　Ｖ
　Ｆ　ｗｉｎに変化する際には、電圧ＶＳＬでパルスが
立ち下が９、出力パルス２０Ｃ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
することがでる。

発明の効果 以上に述べてきたように、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供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回転角検出装置の構成を示
す斜視図、第２図は回転角検出装置の主要機構部分を示
す拡大分解斜視図、第３図は磁石リングの上部着磁部の
詳細を示す上面図、第４図は磁石リングの上部着磁部と
センサーの拡大構成を示す上面図、第５図は磁石リング
の下部着磁部を示す上面図、第６図は磁石リングの下部
着磁部とセンサーの拡大構成を示す上面図、第７図は上
部着磁部でのパルス発生の要部波形図、第８図は下部着
磁部でのパルス発生の要部波形図、第９図はセンサーの
回路構成図である。 ４・・・・・・カム、６・・・・・・磁石リング、６・
・・・・・磁石リングユニット、９・・・・・・スフリ
ング。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名４・
−カム ９−スプリング 第２図 第３図 第　４　図 １ｂ、ｌＡａ　−ｔ　ンｆ　− 第５図 ２０ｃ 第　７　図 ５Ａ　　　　Ｅｂ　　５ｃ　　５ａ 第８図 第９図 １３　　　ＶＣＣ／９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スプリングを介して本体に取り付けられたカムと、この
   カムに係止され、多極の磁界と一極の磁界を並行に配置
   して形成した磁石リングと、前記多極の磁界を検知する
   複数個の第１の磁気抵抗素子と、前記一極の磁界を検知
   する第２の磁気抵抗素子と、第１、第２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とか
   らなる回転角検出装置。