JP3143536B2 - 車両用ステアリングセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハンドルの回転量及び
回転方向を示す信号、並びにハンドルがニュートラル位
置若しくはニュートラル位置から整数回の回転位置とな
ったことを示す信号を出力する車両用ステアリングセン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車においては、車両の旋回半
径の短縮並びに運動性能の向上を図るためにハンドルの
回転量及び車両の速度に応じて車両の後輪を操舵する所
謂４輪操舵のものが供されている。このような４輪操舵
を実現するために、ハンドルの回転量を検出するステア
リングセンサをステアリングシャフトに装着し、そのス
テアリングセンサからの信号に基づいて制御装置により
後輪の操舵角を制御するようにしている。

【０００３】この種のステアリングセンサは、例えばイ
ンクリメンタリ形のロータリエンコーダを主体として構
成されており、ハンドルの回転方向に応じて位相の前後
関係が入替わる２種類のパルス信号を出力すると共に、
ハンドルがニュートラル位置（車両が直進する方向を向
いた状態）並びにそのニュートラル位置から整数回回転
された位置に存した状態となる毎に基準信号を出力する
ようになっている。従って、制御装置は、ステアリング
センサからの基準信号の出力に基づいてハンドルのニュ
ートラル位置からの回転数を判断すると共に、その基準
信号の出力タイミングからのパルス信号を計数すること
によりハンドルのニュートラル位置からの回転位置を検
出して後輪の操舵角を制御することができる。

【０００４】ところで、制御装置は電源が断たれたとき
は、そのときのハンドルのニュートラル位置からの回転
数を記憶するように構成されているものの、制御装置の
断電状態でハンドルが回転されてしまった場合には、制
御装置はその間のハンドルの回転量を検出することがで
きない。このため、制御装置により判断されたハンドル
のニュートラル位置からの回転位置と実際のハンドルの
回転位置とが異なることがあり、以後の制御装置による
４輪操舵の制御に支障を来す虞がある。

【０００５】図１４は上記欠点を解決したステアリング
センサの一例を示している。この図１４において、回転
板１はステアリングシャフト（図示せず）に貫通状態で
装着されており、ステアリングシャフトに連動して回転
するようになっている。この回転板１の周縁部には同心
円状で且つ所定ピッチで信号用スリット１ａが複数形成
されていると共に、その信号用スリット１ａの外周側に
１個の基準信号用スリット１ｂが形成されている。

【０００６】ここで、回転板１には歯車２が同心状に設
けられており、その歯車２とフォトインタラプタ３に回
動自在に支持された歯車体４とが噛合っている。この歯
車体４には１個のスリット４ａが形成されており、ハン
ドルがニュートラル位置となったときにそのスリット４
ａと回転板１の基準信号用スリット１ｂとが対向するよ
うに設定されている。

【０００７】一方、フォトインタラプタ３には投光素子
及び受光素子から成る第１，第２，第３の光センサ３
ａ，３ｂ，３ｃが設けられており、第１，第２の光セン
サ３ａ，３ｂの投光素子及び受光素子は回転板１の信号
用スリット１ａの回転軌跡を挟んで対向するように設定
されている。ここで、第１，第２の光センサ３ａ，３ｂ
の配列ピッチは、回転板１の信号用スリット１ａの配列
ピッチの整数倍から１／４ピッチ異なった値に設定され
ている。また、第３の光センサ３ｃの投光素子及び受光
素子は、歯車体４のスリット４ａの回転軌跡及び回転板
１の基準信号用スリット１ｂの回転軌跡を挟んで対向す
るように設定されている。

【０００８】上記構成のものによれば、ハンドルが複数
回回転操作される間に、ハンドルがニュートラル位置と
なったときだけ歯車体４のスリット４ａと回転板１の基
準信号用スリット１ｂとが対向するので、そのタイミン
グでフォトインタラプタ３の光センサ３ｃから基準信号
が出力される。従って、ステアリングセンサから基準信
号が出力されたときはハンドルはニュートラル位置とな
っているので、そのタイミング以降に光センサ３ａ，３
ｂから出力される信号を計数することによりハンドルの
ニュートラル位置から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】しかしながら、上記従
来構成のものの場合、ハンドルがニュートラル位置とな
ったときにのみ基準信号を出力する構成であるので、ハ
ンドルがニュートラル位置となるまでの間はハンドルの
ニュートラル位置からの回転位置を検出することができ
ず、その間は制御装置による４輪操舵の制御を実行でき
ないという欠点がある。本発明は上記事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、ハンドルのニュートラル位置
からの回転位置を直ちに検出することが可能となる車両
用ステアリングセンサを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ニュートラル
位置から３６０゜以内となるハンドルの回転量及び回転
方向を当該ハンドルと一体で回転する回転板の回転に応
じて検出する回転量検出手段を設け、ニュートラル位置
から３６０゜を上回る前記ハンドルの整数回転数を前記
ハンドルの最大回転量に対応して３６０゜未満回転する
歯車体の回転に応じて検出する回転数検出手段を設け、
前記回転量検出手段及び前記回転数検出手段の検出状態
に基づいて前記ハンドルのニュートラル位置からの回転
位置を求める制御手段を設けたものである。

【００１１】

【作用】ハンドルが回転操作されると、ハンドルと一体
で回転板が回転するので、回転量検出手段は、ニュート
ラル位置から３６０゜以内となるハンドルの回転量及び
回転方向を回転板の回転に応じて検出する。一方、ハン
ドルの回転操作に伴って歯車体がハンドルの最大回転量
に対応して３６０゜未満回転するので、回転数検出手段
は、ニュートラル位置から３６０゜を上回るハンドルの
ニュートラル位置からの整数回転数を歯車体の回転に応
じて検出する。従って、制御手段は、回転量検出手段及
び回転数検出手段の検出状態に基づいてハンドルのニュ
ートラル位置からの回転位置を直ちに求めることができ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図９を
参照して説明する。図１は全体の平面図、図２は全体の
側面図、図３は要部の斜視図図である。これらの図１乃
至図３において、回転板１１はステアリングシャフト
（図示せず）に貫通状態で装着されている。この回転板
１１の周縁部には図４に示すように同心円状で且つ所定
ピッチの信号用スリット１１ａが複数形成されていると
共に、その信号用スリット１１ａの外周側に１個の基準
信号用スリット１１ｂが形成されている。

【００１３】回転板１１の周縁部に対応して回転量検出
手段たるフォトインタラプタ１２が設けられており、こ
れには投光素子及び受光素子から成る第１，第２，第３
の光センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが配設されている
（図６参照）。ここで、第１，第２の光センサ１２ａ，
１２ｂの投光素子及び受光素子は回転板１１の信号用ス
リット１１ａの回転軌跡を挟んで対向するように設定さ
れており、信号用スリット１１ａに対向したときにロー
レベルの検出信号ＳA ，ＳB を出力する。この場合、第
１，第２の光センサ１２ａ，１２ｂの配設ピッチは信号
用スリット１１ａの配設ピッチを整数倍から１／４ピッ
チ異なった値に設定されている。また、第３の光センサ
１２ｃの投光素子及び受光素子は基準信号用スリット１
１ｂの回転軌跡を挟んで対向するように設定されてお
り、基準信号用スリット１１ｂと対向したときにローレ
ベルの検出信号ＳZ を出力する。

【００１４】一方、回転板１１には同心状に間欠歯車１
３が一体に設けられており、その間欠歯車１３と回転体
たる歯車体１４とが噛合っている。間欠歯車１３は、円
筒状部１３ａの周縁部に噛合凹部１３ｂが１箇所形成さ
れていると共に、その噛合凹部１３ｂと対応した一対の
副歯部１３ｃが円柱状部１３ａの上面に一体に形成され
て成る。歯車体１４は、円柱状部１４ａの周縁部に６０
°ピッチ毎に主歯部１４ｂが複数形成されていると共
に、それらの主歯部１４ｂの間に位置する円柱状部１４
ａの上半部に２０°ピッチで副歯部１４ｃが形成されて
成る。ここで、歯車体１４の副歯部１４ｃは間欠歯車１
３の円柱状部１３ａの上方に位置するようになってい
る。

【００１５】上記歯車体１４には図５に示すように３重
の同心円状で且つ回転方向に６０°ピッチとなる所定位
置にスリット１４ｄが形成されている。また、歯車体１
４の周縁部に対応して回転数検出手段たるフォトインタ
ラプタ１５が設けられており、このフォトインタラプタ
１５に投光素子及び受光素子から成る第１，第２，第３
の光センサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃが直線状に配設され
ている（図７参照）。これらの各光センサ１５ａ乃至１
５ｃの投光素子及び受光素子は歯車体１４のスリット１
４ｄの回転軌跡を挟んで夫々対向するように設定されて
おり、スリット１４ｄに対向したときにローレベルの検
出信号Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 を出力する。

【００１６】ここで、歯車体１４はハンドルに連動して
回転するようになっており、ハンドルの回転数と歯車体
１４の回転位置との対応関係を図５及び図８に示した。
また、フォトインタラプタ１５の各光センサ１５ａ乃至
１５ｃのうち所定のものは歯車体１４が６０°回転する
毎にスリット１４ｄに対向してオンするようになってお
り、その関係を図８に示した。即ち、ハンドルがニュー
トラル位置（０回転）に存したときはフォトインタラプ
タ１５の光センサ１５ｃのみが歯車体１４のスリット１
４ｄに対向してオンする。また、ハンドルがニュートラ
ル位置から整数回回転される毎に歯車体１４の所定のス
リット１４ｄがフォトインタラプタ１５に対向し、その
対応関係に応じてフォトインタラプタ１５の各光センサ
１５ａ乃至１５ｃは異なる組合わせでもってオンするよ
うに設定されている。そして、各フォトインタラプタ１
２，１５からの各信号は制御手段たる制御装置（図示せ
ず）に出力されるようになっている。この制御装置は、
各フォトインタラプタ１２，１５からの各信号の入力状
態に基づいて現在のハンドルのニュートラル位置からの
回転位置を検出することにより車両の後輪の操舵角を制
御する。

【００１７】次に上記構成の作用について説明する。制
御装置は電源が投入されると、フォトインタラプタ１２
から検出信号ＳZ が出力されるまで待機する。さて、ハ
ンドルが回転操作されると、回転板１１ひいては間欠歯
車１３が回転する。このとき、図１に示す位置関係では
間欠歯車１３の副歯部１３ｃと歯車体１４の副歯部１４
ｃとは噛合っていないので、回転板１１の回転にかかわ
らず歯車体１４が回転することはない。そして、回転板
１１の回転が進行して間欠歯車１３の副歯部１３ｃが歯
車体１４の副歯部１４ｃと噛合うと、歯車体１４が回転
して噛合凹部１３ｂと歯車体１４の主歯部１４ｂとが噛
合うようになる。さらに、回転板１１の回転が進行して
噛合凹部１３が歯車体１４の主歯部１４ｂから脱出する
と共に、間欠歯車１３ｃが歯車体１４の副歯部１４から
脱出すると、図１に示す状態となり、以後においては、
回転板１１の回転にかかわらず歯車体１４が回転するこ
とはない。

【００１８】また、ハンドルが回転操作によりニュート
ラル位置若しくはニュートラル位置から整数回回転した
位置に存すると、フォトインタラプタ１２の第３の光セ
ンサ１２ｃが回転板１１の基準信号用スリット１１ｂに
対向するので、フォトインタラプタ１２から検出信号Ｓ
Z が出力される（図９参照）。すると、制御装置は、そ
のタイミングでフォトインタラプタ１５の各光センサ１
５ａ乃至１５ｃのオン状態を判断する。このとき、各光
センサ１５ａ乃至１５ｃのオン状態は、図８に示すよう
に歯車体１４の回転位置ひいてはハンドルのニュートラ
ル位置からの回転数に依存するので、制御装置は、フォ
トインタラプタ１５の各光センサ１５ａ乃至１５ｃのオ
ン状態に基づいてハンドルの回転数を判断することがで
きる。

【００１９】一方、ハンドルの回転状態では、回転板１
１の回転に応じてフォトインタラプタ１２の各光センサ
１２ａ，１２ｂから回転板１１の回転量及び回転方向を
示す検出信号ＳA ，ＳB （図９参照）が出力されるの
で、制御装置は、そのことに基づいて回転板１１のニュ
ートラル位置からの回転位置を求めて後輪の操舵角を制
御する。

【００２０】上記構成のものによれば、ハンドルに連動
して回転する歯車体１４を設け、ハンドルがニュートラ
ル位置若しくはニュートラル位置から整数回回転された
位置に存した状態となったときは、フォトインタラプタ
１５から歯車体１４の回転位置を示す信号を出力するよ
うに構成したので、制御装置の電源がオフされた状態で
ハンドルが回転操作された場合であっても、電源のオン
により直ちにハンドルのニュートラル位置からの回転数
を制御装置に報知することができる。従って、ハンドル
がニュートラル位置に回転されたことしか報知すること
ができない従来例のものと違って、制御装置による後輪
の操舵角の制御を直ちに実行することが可能となる。

【００２１】図１０乃至図１３は本発明の第２実施例を
示しており、第１実施例と同一部分には同一符号を付し
て説明を省略し、異なる部分に符号を付して説明する。
即ち、回転板１１には歯車１６が一体に設けられ、その
歯車１６と回転体たる歯車体１７とが噛合っている。こ
こで、歯車１６の歯数は１０枚に設定され、歯車体１７
の歯数は６０枚に設定されている。従って、回転板１１
が１回転するのに応じて歯車体１７は反対方向に１／６
回転するようになっている。

【００２２】上記歯車体１７には図１１に示すように３
重の同心円状で且つ６０°を基本単位とする所定角度に
わたってスリット溝１７ａが複数形成されている。ま
た、歯車体１７の周縁部に対応して回転数検出手段たる
フォトインタラプタ１８が設けられており、このフォト
インタラプタ１８に投光素子及び受光素子から成る第
１，第２，第３の光センサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃが直
線状に配設されている。これらの各光センサ１８ａ乃至
１８ｃの投光素子及び受光素子は歯車体１７のスリット
溝１７ａの回転軌跡を挟んで夫々対向するように設定さ
れており、スリット溝１７ａと対向したときにローレベ
ルの検出信号Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 を夫々出力する。

【００２３】ここで、歯車体１７はハンドルの回転に応
じて回転するようになっており、ハンドルの回転数と歯
車体１７の回転位置との対応関係を図１１及び図１２に
示した。また、フォトインタラプタ１８の各光センサ１
８ａ乃至１８ｃは所定のスリット溝１７ａに対向してオ
ンするようになっており、その組合わせを図１２に示し
た。即ち、ハンドルがニュートラル位置（０回転）から
±０．５回転までの回転位置に存するときはフォトイン
タラプタ１８の全ての光センサ１８ａ乃至１８ｃがオン
する。また、ハンドルが１回転を基本単位とする所定の
回転範囲に存する毎に歯車体１７の所定のスリット溝１
７ａがフォトインタラプタ１８に対向し、その対応関係
に応じてフォトインタラプタ１８の各光センサ１８ａ乃
至１８ｃは異なる組合わせでもってオンするように設定
されている。

【００２４】上記構成のものによれば、ハンドルに連動
して回転する歯車体１７を設け、ハンドルが所定の回転
範囲に存したときは、フォトインタラプタ１８から歯車
体１７の回転範囲を示す信号を出力するように構成した
ので、ハンドルのニュートラル位置からの回転範囲を直
ちに制御装置に報知することができる。従って、第１実
施例と同様に、制御装置により後輪の操舵角の制御を直
ちに実行することが可能となる。

【００２５】尚、上記各実施例では、回転板１１の回転
量、並びに歯車体１４，１７の回転位置を光センサによ
り検出するようにしたが、それらの検出手段として、磁
気センサ、可変抵抗器、静電容量形検出センサ等を利用
するようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の車両用ステアリングセンサによれば、ニュートラル位
置から３６０゜以内となるハンドルの回転量及び回転方
向を検出すると共に、ニュートラル位置から３６０゜を
上回るハンドルの整数回転数を検出するようにしたの
で、ハンドルのニュートラル位置からの回転位置を直ち
に検出することが可能となるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体の平面図

【図２】全体の側面図

【図３】要部の斜視図

【図４】回転板の平面図

【図５】歯車体の平面図

【図６】フォトインタラプタの縦断面図

【図７】フォトインタラプタの縦断面図

【図８】ハンドルの回転数と検出信号の出力状態を示す
図

【図９】検出信号の出力タイミングを示す図

【図１０】本発明の第２実施例を示す全体の平面図

【図１１】歯車体の平面図

【図１２】ハンドルの回転数と検出信号の出力状態を示
す図

【図１３】検出信号の出力タイミングを示す図

【図１４】従来例を示す全体の平面図

【符号の説明】

１１は回転板、１２はフォトインタラプタ（回転量検出
手段）、１４は歯車体、１５はフォトインタラプタ（回
転数検出手段）、１７は歯車体、１８はフォトインタラ
プタ（回転数検出手段）である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニュートラル位置から３６０゜以内とな
   るハンドルの回転量及び回転方向を当該ハンドルと一体
   で回転する回転板の回転に応じて検出する回転量検出手
   段と、ニュートラル位置から３６０゜を上回る前記ハン
   ドルの整数回転数を前記ハンドルの最大回転量に対応し
   て３６０゜未満回転する歯車体の回転に応じて検出する
   回転数検出手段と、前記回転量検出手段及び前記回転数
   検出手段の検出状態に基づいて前記ハンドルのニュート
   ラル位置からの回転位置を求める制御手段とを備えたこ
   とを特徴とする車両用ステアリングセンサ。