JPH08101026A - ステアリングホイールの回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステアリングホイールの回転角度を精度良く
検出する。 【構成】 ステアリングホイール１１の下面側に円環状
をなすスリット板１４を同心円上に取り付ける。スリッ
ト板１４にはスリット１５が所定間隔で放射状に形成さ
れ、透光部Ｔおよび遮光部Ｓを構成する。スリット板１
４の上部には断面が二等辺三角形状のプリズム体１６が
配設され、斜辺に相当する面から回転角度検出器１７か
ら入射する光の光路を反転して戻す。ステアリングホイ
ール１１の回転に伴ってスリット板１４が回転すると、
回転角度検出器１７は、スリット１５の通過に応じて受
光状態と遮光状態を検出するようになり、回転角度に応
じた信号を検出することができるようになる。投光部１
７，受光部１８には２対の投受光素子がスリット１５の
幅の半分の幅をずらした位置に設けられているので、両
者の検出位相に応じて回転方向も検出することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステアリングホイール
の回転角度を検出するステアリングホイールの回転角度
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のものとしては、例えば、図
４および図５に示すようなものがある。このものは、ス
テアリングシャフト１の上端部にはステアリングホイー
ル２が固定されており、そのステアリングホイール２の
下面中央部には回転位置検出用の部材を兼ねた円筒状の
連結部材３がステアリングシャフト１に挿通された状態
で配置されている。この連結部材３の上端部には、図７
に示すように、周上に３個のピン３ａが形成されてお
り、このピン３ａはステアリングホイール２の対応する
位置に形成された嵌合凹部２ａ内に挿通されている。そ
して、ステアリングホイール２が回転するのに伴ってピ
ン３ａを介して連結部材３が回転されるようになってい
る。

【０００３】回転角度検出器４は、円環状をなすケース
５内に回転可能に設けられた円環状をなす回転部６を有
するもので、ステアリングシャフト１に挿通された状態
で連結部材３の下端部に配置され、ケース５は図示しな
い支持部に固定されている。回転部６には、内径方向に
突出する係合ピン６ａが形成されており、連結部材３の
下端部に軸方向に沿って形成された係合用の切欠部３ｂ
に係合するように配置されている。回転部６の外周部に
はにはリング状のスリット板７が固定されており、これ
には円周方向に沿って多数のスリットが形成されてい
る。ケース５側にはスリット板７を外周部から挟むよう
にしてフォトインターラプタ８が配設されている。

【０００４】上記構成により、ステアリングホイール２
が回転されると、これに伴って連結部材３が回転され、
さらに回転角度検出器４の回転部６が回転されるように
なる。すると、回転部６のスリット板７が回転すること
により、フォトインタラプタ８がスリット板７のスリッ
トを通過する光の受光信号を検出することにより、その
受光信号の大きさと位相とからステアリングホイール２
の回転角度や回転方向に相当する信号を得ることができ
るようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、回
転角度検出器４を組み付けるときに、その回転軸中心を
ステアリングシャフト１の回転軸中心と完全に一致させ
ることは難しく、組み付け精度として多少の誤差を見込
んでおく必要がある。このため、両者の回転軸中心の位
置がずれている場合でも回転角度検出器４の回転部６を
円滑に回転させるために、例えば、ステアリングホイー
ル２の嵌合凹部２ａと連結部材３の係合ピン３ａとの間
および連結部材３の切欠部３ｂと回転部６の係合ピン６
ａとの間のそれぞれの回転方向に、所謂ガタと呼ばれる
寸法的な余裕を持たせている。

【０００６】しかしながら、このようなガタを持たせる
ことから、逆に、ステアリングホイール２を一方向にの
み回転させる場合には回転角度検出器４の回転部６がこ
れに追随して回転することができるが、反対方向に回転
される場合には、上記ガタの分だけステアリングホイー
ル２が空回りした後に回転部６が回転されるようになる
ことになり、したがって、ステアリングホイール２の回
転を回転角度検出器４の回転部６に精度良く伝達するこ
とができず、回転角度の検出精度を向上できないという
不具合がある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ステアリングホイールの回転角度を回
転方向にかかわらず精度良く検出することができるよう
にしたステアリングホイールの回転角度検出装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のステアリングホ
イールの回転角度検出装置は、円環状の基板を有し、そ
の周方向に沿った全周に複数個の透光部および遮光部が
交互に所定間隔を存して配置され、ステアリングホイー
ルに同心状に固定される検出部材と、前記ステアリング
ホイールと前記検出部材との間に配置され、前記ステア
リングの回転軸方向から前記透光部を介して入射する光
に対して径方向にずれた位置で同一の軸方向に反射する
光路反転部材と、前記検出部材の基板面に向けて配置さ
れた投光部および受光部を有し、その投光部は前記検出
部材の透光部が光軸に位置する状態で前記光路反転部材
に入射するように位置されると共に、受光部は前記光路
反転部材により反射された光を受光するように位置され
た回転角度検出手段とを設けて構成したところに特徴を
有する（請求項１）。

【０００９】また、前記光路反転部材を、前記検出部材
に対応した円環状をなすプリズム体により形成すること
が好ましい（請求項２）。

【００１０】

【作用】請求項１記載のステアリングホイールの回転角
度検出装置によれば、ステアリングホイールが回転操作
されるとこれと一体となって検出部材が回転されるよう
になり、回転角度検出手段の投光部から出力される光
は、検出部材の基板に形成された透光部および遮光部が
回転移動することにより交互に光路反転部材に入射する
ようになる。このとき、光路反転部材においては、投光
部からの光を径方向にずれた位置で同一の軸方向に反射
して光路を変更し、受光部に入射させるようになり、検
出部材の回転に伴って受光部は受光状態と遮光状態とが
交互に繰り返されるようになる。受光部においては、そ
の透光部を介して得られる受光状態時の受光信号が遮光
部により遮光されて受光信号がなくなることから、透光
部が１個分移動したことを検出することができるように
なる。透光部と遮光部との間隔は所定間隔で設定されて
いるので、１回の受光信号により検出部材が回転した角
度を検出することができるようになり、以下、受光信号
の検出回数をカウントすることによりステアリングホイ
ールの回転角度を検出することができるようになる。

【００１１】そして、上述の場合に、検出部材はステア
リングホイールと一体となって回転するので、これを回
転角度検出手段により直接検出することでステアリング
ホイールの回転方向にかかわらず常にその回転角度を精
度良く検出することができるようになる。また、検出部
材の基板に対して回転角度検出手段から回転軸方向に沿
って投光する構成としているので、ステアリングホイー
ルの組み付け精度によってステアリングの回転軸方向に
対する位置ずれがある場合でも、その誤差分を吸収する
ことができるようになり、位置決め作業が簡単になる。
また、回転角度検出手段の投光部と受光部とを並べた状
態に配置しているので、組み付け時に、ステアリングシ
ャフトの一方側から取り付けることができ、組み付け作
業が簡単になる。

【００１２】請求項２記載のステアリングホイールの回
転角度検出装置によれば、検出部材の透光部を介して入
射する光をプリズム体により構成した光路反転部材によ
り反射させる構成としているので、光路反転部材を透明
なプラスチックなどを成形したプリズム体を用いること
により簡単に形成することができると共に、光を効率良
く反射させることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１ない
し図３を参照しながら説明する。図１は、全体構成の縦
断側面を示すもので、自動車などの運転席部に配設され
るステアリングホイール１１（図中には回転中心の近傍
部分のみを示している）は、床部側から設けられたステ
アリングシャフト１２の先端部に固定されている。ステ
アリングシャフト１２には方向指示器の設定をキャンセ
ルするための円筒状をなすキャンセルカム１３が挿通さ
れている。そのキャンセルカム１３の上端部周縁にはス
テアリングホイール１１の下面側に形成された凹部１１
ａと嵌合する係合ピン１３ａが形成されており、これに
より、ステアリングホイール１１の回転に伴ってキャン
セルカム１３が回動されるようになっている。

【００１４】また、ステアリングホイール１１の下面部
には検出部材としてのスリット板１４が固定されてい
る。このスリット板１４は、図２にも示すように、円環
状の基板１４ａを有するもので、ステアリングホイール
１１の回転中心と同心円の位置に配置固定されている。
このスリット板１４の基板１４ａは、全周に渡って所定
間隔で放射状にスリット１５が形成されており、そのス
リット１５の部分を透光部Ｔとして、基板部分を遮光部
Ｓとして機能させるようになっている。

【００１５】スリット板１４とステアリングホイール１
１との間には、光路反転部材であるプリズム体１６が配
設されている。このプリズム体１６は、基板１４ａに対
応した円環状をなすもので、例えば透明樹脂を成形する
ことにより形成されるものである。そして、プリズム体
１６は、図示のように断面が直角二等辺三角形状をな
し、その斜辺に対応する面がスリット板１４の基板１４
ａの上面側に接するように下向きに取り付けられてい
る。

【００１６】回転角度検出器１７は、投光部１８と受光
部１９とが回転軸の径方向に所定間隔を存して並べた状
態に配置されているもので、それら投光部１８および受
光部１９がスリット板１４の基板１４ａの下面側から対
向するように図示しない支持部に固定されている。この
場合に、投光部１８には投光素子として２個のＬＥＤが
設けられており、また、受光部１９には受光素子として
２個のフォトトランジスタが設けられている。そして、
これら２対の投受光素子はスリット板１４の回転方向に
沿ってスリット１５間隔で半ピッチ分だけずれた位置と
なるように配設されている。

【００１７】次に、本実施例の作用について図３も参照
して説明する。ステアリングホイール１１が回転される
と、これに伴って、下面側に固定されているスリット板
１４が一体となって回転するようになる。すると、回転
角度検出器１７と対向する部分のスリット板１４のスリ
ット１５がその回転角度に応じた個数分だけ移動するよ
うになる。

【００１８】このとき、回転角度検出器１７の投光部１
８から上方に向けて出力された光は、スリット１５つま
り透光部Ｔを透過してプリズム体１６に入射すると、プ
リズム体１６内においては、図示のように、直角をなす
２つの面で反射を繰り返すことにより入射方向と同じ方
向に折り返すように反射するようになってその光路をス
テアリングシャフト１２の径方向に沿ってずれた位置で
反転するようになり、再びスリット板１４の透光部Ｔを
介して受光部１９の受光素子側に投射されるようにな
る。

【００１９】これにより、２対の投受光素子の光軸がス
リット板１４によって透光状態となったり遮光状態とな
ったりして、受光部１９の各受光素子の受光信号の出力
状態が、図３に示すように、それぞれ、受光状態で
「Ｈ」レベル，遮光状態で「Ｌ」レベルとなるように変
化していくようになる。

【００２０】スリット１５のピッチは所定寸法で設定さ
れているので、１個分に対応する回転角度が決まってい
るから、「Ｈ」レベルの受光回数によって対応するステ
アリングホイール１１の回転角度を得ることができる。
また、２対の投受光素子の出力の変化の仕方から出力波
形のずれが異なるので、これによってステアリングホイ
ール１１が右方向に回転されたのか左方向に回転された
のかを検出することができるようになる。

【００２１】また、上述のように検出を行う構成におい
ては、ステアリングホイール１１の位置が組み付け状態
によっては、ステアリングシャフト１２方向に多少のず
れを生ずる場合があるが、スリット板１４に対して回転
角度検出器１７からその軸方向に投光する構成としてい
るので、ずれが生ずる場合でもこれに悪影響を受けるこ
となく検出動作を実施できる構成となっている。

【００２２】このような本実施例によれば、ステアリン
グホイール１１にスリット板１４を設けて回転角度検出
器１６により直接回転を検出するので、ステアリングホ
イール１１の回転方向にかかわらず常にその回転角度を
精度良く検出することができるようになる。

【００２３】また、スリット板１４を円環状の基板１４
ａにスリット１５を形成し、回転角度検出器１７からス
リット板１４に対して回転軸方向に投光する構成として
いるので、両者の間の相対位置がステアリングシャフト
１２の方向にずれる場合でも検出動作に支障を来すこと
がなくなる。

【００２４】さらに、プリズム体１６を設けて投光部１
８からの光がスリット板１４の透光部Ｔを介して入射し
たときには折り返して反射するようにしたので、回転角
度検出器１７をスリット板１４の一方側である内側に設
ける構成とすることができるようになり、組み付け性の
向上を図ることができる。

【００２５】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。光路反
転部材は、プリズム体２１と同等の反射面を有する反射
体を用いて構成しても良い。透光部Ｔは透光性を有する
部材により形成しても良い。２組の投光素子と受光素子
は一体に設ける構成としても良いし、周方向に所定ピッ
チ分離れた位置に別途に設ける構成としても良い。受光
部２４は、フォトトランジスタ以外に、フォトダイオー
ドや他の受光素子を設ける構成としても良い。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のステアリングホイールの回転角度検出装置によれば、
次のような効果が得られる。請求項１記載のステアリン
グホイールの回転角度検出装置によれば、ステアリング
ホイールと一体となって回転する検出部材を光路反転部
材を介して設けると共に、その検出部材の回転軸方向に
向けて配置した回転角度検出手段を設ける構成とし、回
転角度検出手段の投光部から出力する光を、検出部材の
透光部を介して光路反転部材に入射して受光部によりそ
の反射光を受光することにより、ステアリングホイール
の回転に伴う透光部の通過個数を検出して回転角度を検
出するようにしたので、ステアリングホイールと一体と
なって回転する検出部材の回転角度を回転角度検出手段
により直接検出することができ、ステアリングホイール
の回転方向にかかわらず常にその回転角度を精度良く検
出することができるようになる。

【００２７】また、検出部材の基板に対して回転角度検
出手段から回転軸方向に沿って投光する構成としている
ので、ステアリングホイールの組み付け精度によってス
テアリングの回転軸方向に対する位置ずれがある場合で
も、その誤差分を吸収することができるようになり、位
置決め作業が簡単になる。また、回転角度検出手段の投
光部と受光部とを並べた状態に配置しているので、組み
付け時に、ステアリングシャフトの一方側から取り付け
ることができ、組み付け作業が簡単になるという優れた
効果を奏する。

【００２８】請求項２記載のステアリングホイールの回
転角度検出装置によれば、検出部材の透光部を介して入
射する光をプリズム体により構成した光路反転部材によ
り反射させる構成としているので、光路反転部材を透明
なプラスチックなどを成形したプリズム体を用いること
により簡単に形成することができると共に、光を効率良
く反射させることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体構成の縦断側面図

【図２】スリット板の平面図

【図３】検出信号の波形図

【図４】従来例を示す図１相当図

【図５】連結部材の上面図

【符号の説明】

１１はステアリングホイール、１２はステアリングシャ
フト、１４はスリット板（検出部材）、１４ａは基板、
１５はスリット（遮光部Ｓ）、Ｔは透光部、１６はプリ
ズム体（光路反転手段）、１７は回転角度検出器、１８
は投光部、１９は受光部である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円環状の基板を有し、その周方向に沿っ
   た全周に複数個の透光部および遮光部が交互に所定間隔
   を存して配置され、ステアリングホイールに同心状に固
   定される検出部材と、 前記ステアリングホイールと前記検出部材との間に配置
   され、前記ステアリングの回転軸方向から前記透光部を
   介して入射する光に対して径方向にずれた位置で同一の
   軸方向に反射する光路反転部材と、 前記検出部材の基板面に向けて配置された投光部および
   受光部を有し、その投光部は前記検出部材の透光部が光
   軸に位置する状態で前記光路反転部材に入射するように
   位置されると共に、受光部は前記光路反転部材により反
   射された光を受光するように位置された回転角度検出手
   段とを具備したことを特徴とするステアリングホイール
   の回転角度検出装置。
2. 【請求項２】 前記光路反転部材は、前記検出部材に対
   応した円環状をなすプリズム体により形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載のステアリングホイールの
   回転角度検出装置。