JP2004361401A - オプトエレクトロニック回転角センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 車輛ステアリングシステムの舵角を検出するためのオプトエレクトロニック回転角センサを提供する。
【解決手段】 センサは、光源（１）、感光受信器（２Ａ、２Ｂ）、及び回転角を検出しなければならない構成要素に連結でき、光源（１）の光に対して少なくとも部分的に透明であり、オプティカルコードが設けられたコードディスク（４）を含む。コードディスク（４）は、カップリング面（５）を含む光ガイドを構成し、光源（１）の光がカップリング面を通ってコードディスク（４）に進入し、感光受信器（２Ａ、２Ｂ）へ光を偏向する少なくとも一つの偏向面（７）を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特に車輛のステアリングシステムの舵角を検出するためのオプトエレクトロニック回転角センサであって、光源、感光受信器、及び回転角を検出しなければならない構成要素に連結できるコードディスクを含む、オプトエレクトロニック回転角センサに関する。コードディスクは、光源の光に対して少なくとも部分的に透明であり、オプティカルコードが設けられている。

回転角センサは、例えば、車輛、特に自動車のハンドルの角度位置決めを決定するために使用される。従って、このようなセンサは、舵角センサとも呼ばれる。駆動−動力学制御システムを備えた車輛は、ブレーキや車輛エンジン等の特定の車輛構成要素に作用するアクチュエータを制御するための他のパラメータの他に舵角を必要とする。

車輛のハンドルの回転移動と関連したコードディスクを備えたオプトエレクトロニック回転角センサが周知である。例えば、このセンサでは、コードディスクにはオプティカルコードが設けられ、光源が設けられ、この光源の光線は、コードを照射するため、光を通す本体（ｌｉｇｈｔ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｂｏｄｙ）内で偏向され、コードディスクに向けられる。コードディスクの材料は、使用された波長と対応する光源の放射線に対して少なくとも部分的に透明である。コードディスク及びコードを通る光線を受け取るため、感光受信器を使用する。好ましくは、光源、受信器、及び光を通す本体は、共通の担体上に配置される。このようなオプトエレクトロニック回転角センサは、下記特許文献１即ちドイツ国特許公開第１００ ３６ ７６９ Ａ１号に記載されている。

光線をコード及び感光受信器に偏向するために光を通す本体を使用することにより、センサ全体の寸法が、コードディスク、光源、及び受信器で実際に必要な空間に加え、少なくとも高さに関して望ましからぬものとなる。これは、光線がコードディスクを軸線方向に横切るためである。従って、光を通す本体用の対応する空間を、コードディスクの受信器が設けられた側部とは逆の側部に設けなければならない。
ドイツ国特許公開第１００ ３６ ７６９ Ａ１号

本発明の目的は、空間についての必要条件が小さく、センサ構成要素の組み立てが簡単なオプトエレクトロニック回転角センサを開発することである。

本発明によれば、この目的は、コードディスクが、カップリング面を含む光ガイドを構成し、光源の光がカップリング面を通ってコードディスクに進入し、感光受信器へ光を偏向する少なくとも一つの偏向面を有する、ことにより解決される。回転角センサのこの構造により、別体の構成要素である光を通す本体を省略でき、コードディスクの周面をカップリング面として使用できるため、高さに関するセンサの寸法を減少する。

光源として、例えばＬＥＤが使用される。この光源の光線は横方向にコードディスクにカップリング面を通って半径方向に進入する。カップリング面は、本発明の一実施例では、末広がりの光線を整合して実質的に平行にするレンズを構成する。これは、コードディスク内を更に通過することを考えてのことである。このような光束がコードディスクの偏向面に当たったとき、光束の少なくとも部分が軸線方向に偏向され、コードディスクを出る。これにより、この箇所に存在するコード部分を照光する。次いで、プリント回路基板に取り付けられた少なくとも一つの感光受信器に当たる。

本発明の好ましい実施例では、様々な寸法を持つフォトトランジスタが受信器として使用される。小型のフォトトランジスタは、コードディスクに面する側部に取り付けることができ、大型のフォトトランジスタは、コードディスクに向いた側部とは反対側の側部に取り付けられる。この領域では、プリント回路基板に開口部が設けられており、この開口部を通して、偏向された光の部分が、コードディスクに向いた側部とは反対側のプリント回路基板の側部に取り付けられたフォトトランジスタに当たる。開口部は、光線をこの開口部に通過させるためのダイアフラム（絞り作用板）として作用する。この効果は、開口部の大きさの影響を受ける。コード化された情報を評価するため、全ての受信器の信号を使用する。このようにして、センサの精度を向上させることができる。更に、プリント回路基板は、光源用の担体としても役立つ。

本発明の好ましい実施例では、様々な受信器に対して最適に適合しているように調節でき且つ交換できる追加のダイアフラムがコードディスクとプリント回路基板との間に設けられる。

コードの外側の領域でコードディスクに設けられた別の感光受信器を使用することによって、零入力電流を較正し減少するための基準信号を得ることができる。コードディスクの周囲に亘って分配された複数の光源によって、センサの感度を更に向上させることができる。

本発明の有利な実施例は、従属項に記載してある。
本発明を、添付図面に示す実施例を参照して以下に詳細に説明する。

図１は、本発明によるオプトエレクトロニック回転角センサの好ましい実施例の重要な構成要素を非組み立て状態で示す。光源１、好ましくは赤外線ＬＥＤがプリント回路基板３に配置されている。光源１の光線が横方向に、使用された波長に対して透明な材料、好ましくはプレキシグラスで形成されたコードディスク４上に半径方向に照射される。ディスク４の中央には開口部９が設けられ、ここに、例えば車輛のステアリングスピンドルが、回転を許容しないように係合する。コードディスク４の内側に同心に配置された偏向面７は、半径方向光路に関して所定角度で配置された鏡面によって形成される。この鏡面で光線の偏向が全反射で生じる。

コードディスク４の下面にはオプティカルコードが付けてある。これは、例えば、透明領域及び不透明領域の組み合わせによって形成される。コードは、オフセット印刷、レーザー法、又は特殊塗料によって付けることができる。コードを含むコードディスク４の部分は、プリント回路基板３の近くに配置される。この領域では、コードディスク４で偏向された光線を受信するため、感光受信器２Ａ、２Ｂが光源１から半径方向に進む方向内にに配置されている。本発明の一実施例では、感光受信器２Ａ、２Ｂはプリント回路基板３のコードディスク４に向いた側部に取り付けられ、別の実施例では、プリント回路基板３のコードディスク４に向いた側部とは反対側の側部に取り付けられる。プリント回路基板３には、感光受信器２Ｂの場所に開口部が設けられており、コードディスク４で偏向された光束がこの開口部を通ってフォトトランジスタ２Ｂに当たる。この開口部は、更に、光束を調節するためのダイアフラムとしても役立つ。追加の調節自在のダイアフラム８がコードディスク４とプリント回路基板３との間に配置されている。別の態様では、ダイアフラム８をプリント回路基板３に直接取り付けることができる。

図２は、図１に示す本発明によるオプトエレクトロニック回転角センサのコードディスク４の光束６の通過を示す。光源１が発生した光束６がカップリング面５を介してコードディスクに進入する。カップリング面５は、本発明の好ましい実施例ではレンズとして作用し、光源１の末広がりの光ビームを実質的に平行に整合する。しかしながら、カップリング面５は平らであってもよい。これは、迷光損はほとんど無視できるためである。コードディスク４の内側で、光束６が半径方向内方に進む。コードディスク４は、特定の箇所に偏向面７を備えている。この偏向面は、光束６の部分を軸線方向に偏向し、そのため、光束６のこの部分がコードディスク４から出て、コードディスク４に付けてあるオプティカルコードを照らし、ダイアフラム８を通過し、感光受信器２Ａ、２Ｂに当たる。

光束６の偏向された部分は、各々、偏向面７の構成、及び光束６によって照射された夫々の偏向面７の鏡領域の、光束６の全断面に対する比によって得られる。偏向面７の具体的設計によって、光束６の強さを、かくして、コードディスク４の様々な領域の照光されるべきコードに亘って分割できる。偏向された光は、オプティカルコード及び光ビームの調節及び整合に使用されたダイアフラム８を通過した後、本発明の一実施例による感光受信器２Ａに当たる。別の実施例では、偏向された光ビームは、プリント回路基板の開口部を通過し、感光受信器２Ｂに当たる。

本発明によるオプトエレクトロニック回転角センサの分解図である。 図１に示す本発明によるオプトエレクトロニック回転角センサの断面図である。

符号の説明

１ 光源
２Ａ、２Ｂ 感光受信器
３ プリント回路基板
４ コードディスク
５ カップリング面
６ 光束
７ 偏向面
８ ダイアフラム
９ 開口部

Claims (9)

1. 特に車輛ステアリングシステムの舵角を検出するためのオプトエレクトロニック回転角センサであって、光源（１）、感光受信器（２Ａ、２Ｂ）、及び回転角を検出しなければならない構成要素に連結でき、前記光源（１）の光に対して少なくとも部分的に透明であり、オプティカルコードが設けられたコードディスク（４）を含む、オプトエレクトロニック回転角センサにおいて、前記コードディスク（４）は、カップリング面（５）を含む光ガイドを構成し、前記光源（１）の光が前記カップリング面を通ってコードディスク（４）に進入し、前記感光受信器（２Ａ、２Ｂ）へ光を偏向する少なくとも一つの偏向面（７）を有する、ことを特徴とするオプトエレクトロニック回転角センサ。
2. 請求項１に記載のオプトエレクトロニック回転角センサにおいて、前記カップリング面（５）は、前記コードディスク（４）の周面である、ことを特徴とするオプトエレクトロニック回転角センサ。
3. 請求項１又は２に記載のオプトエレクトロニック回転角センサにおいて、前記コードディスク（４）の前記カップリング面（５）は、実質的に平行な光線を形成するため、レンズを構成する、ことを特徴とするオプトエレクトロニック回転角センサ。
4. 請求項１、２、又は３に記載のオプトエレクトロニック回転角センサにおいて、入射光を調節するためのダイアフラム（８）が前記コードディスク（４）と前記感光受信器（２Ａ、２Ｂ）との間に配置されている、ことを特徴とするオプトエレクトロニック回転角センサ。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のオプトエレクトロニック回転角センサにおいて、オプティカルコードの影響を受けていない光を受け取る別の感光受信器（２Ａ、２Ｂ）が設けられている、ことを特徴とするオプトエレクトロニック回転角センサ。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のオプトエレクトロニック回転角センサにおいて、複数の光源が前記コードディスク（４）の周囲に亘って分布されている、ことを特徴とするオプトエレクトロニック回転角センサ。
7. 請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のオプトエレクトロニック回転角センサにおいて、プリント回路基板（３）が、前記光源（１）及び前記感光受信器（２Ａ、２Ｂ）の担体を形成する、ことを特徴とするオプトエレクトロニック回転角センサ。
8. 請求項８に記載のオプトエレクトロニック回転角センサにおいて、前記プリント回路基板（３）は、偏向された光を通すための開口部を前記感光受信器（２Ａ、２Ｂ）の面に有する、ことを特徴とするオプトエレクトロニック回転角センサ。
9. 請求項９に記載のオプトエレクトロニック回転角センサにおいて、前記プリント回路基板（３）の前記開口部は、偏向された光用のダイアフラムを構成する、ことを特徴とするオプトエレクトロニック回転角センサ。

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