JPH09210730A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な構成でありながらも、回転体の回転検
出を精度良く行うことができる回転検出装置を提供す
る。 【解決手段】 回転体１１上に設けられた下地電極１３
上には、回転検出抵抗部１４が円環状に印刷されてお
り、この回転検出抵抗部１４は、隣接するもの同士が異
なる抵抗値に設定された抵抗体膜１５〜２０により構成
されている。回転体１１が回転すると、摺動子２１に接
続されている検出回路から、抵抗体膜１５〜２０の各抵
抗値に対応する信号が段階的に変化して出力される。こ
の信号が変化した回数をカウントすることにより回転体
１１の回転角度を、信号の変化量を読み取ることにより
回転方向を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗体を用いて回
転体の回転方向や回転角度を検出する回転検出装置に関
する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、例えば自動
車のステアリングホイールなどの回転体の回転角度を検
出する回転検出装置の一例として、安価に構成できると
いう理由から可変抵抗器形のものが供されている。図６
には、そのような回転検出装置を自動車のステアリング
センサに適用した一例を示している。

【０００３】円板状をなす回転体１は、図示しないステ
アリングホイールを支持するステアリングシャフト２に
貫通状態で装着されており、ステアリングホイールと一
体に回転するようになっている。回転体１の上面には薄
膜で円環状に形成された抵抗体３がステアリングシャフ
ト２の回転中心と同心位置となるように設けられてい
る。抵抗体３は、周方向に沿った一部を切り欠いた状態
とされ、その一方の端部３ａには電極４が設けられてい
る。摺動子５は、車両側の固定部材例えば図示しないレ
バーコンビネーションスイッチ側に取り付けられている
もので、その先端部が抵抗体３に接触した状態で設けら
れている。

【０００４】上記構成において、ステアリングホイール
が回転すると、これに伴って、回転体１がステアリング
シャフト２と一体となって回転する。これにより、抵抗
体３と摺動子５との接触する位置が回転体１の回転角度
に対応した位置に移動するようになるので、摺動子５と
電極４との間の抵抗値が、図７に示すように、直線的に
変化する。そして、この抵抗値を検出することにより、
ステアリングホイールの回転角度に対応した値を電気的
に検出することができ、ステアリングホイールの回転検
出ができるようになる。

【０００５】ところで、上記構成のものでは、抵抗値の
絶対値と回転角度とを対応させて検出するものであるた
め、回転角度の大きさに対する抵抗値の変化特性の直線
性や抵抗値の絶対値にばらつきがあると、それが回転角
度の検出値のばらつきとなり検出精度が低下してしま
う。ところが、一般に、抵抗体３は薄膜により形成する
ものであるから、その抵抗値を高精度で形成することが
難しく、ある程度の製作ばらつきを考慮する必要がある
ため、回転角度の検出精度は、その製作ばらつきに依存
することになる。したがって、このような製作ばらつき
がある場合でも、検出精度を向上させるためには、例え
ば、次のようなことが考えられる。

【０００６】即ち、抵抗体３の抵抗値の特性を回転角度
に対応してあらかじめ測定して記憶しておき、実測され
た抵抗値に対応するデータを、記憶されている抵抗値の
データと比較して、一致する値の回転角度を読み出して
対応させるものである。これにより、抵抗体３の抵抗値
の特性にばらつきがある場合でも、回転角度の検出精度
を向上させることができる。

【０００７】しかしながら、上述の場合には、抵抗値の
データを記憶する手段や信号処理を行うためのマイクロ
コンピュータなどの高価な処理回路が必要となるため
に、安価な可変抵抗器形の検出手段を用いる利点が大き
く損なわれてしまうという不具合がある。

【０００８】また、抵抗体３にかかる抵抗値を取り出す
ためには、上述したように、抵抗体３の一部を切り欠い
た状態とする必要があるため、その部分は、所謂デッド
ゾーンとなってしまい、回転体１が１回転する毎に、そ
の部分において回転検出することができない（図７中、
（ａ）で示す領域参照）。

【０００９】そこで、上述のような問題点を解決する回
転検出装置として、光検出或いは磁気検出により、回転
体の回転角度を検出するものがある。この種の回転検出
装置の一例として、例えば光検出を利用した回転検出装
置は、円板状の回転体の外周部に、周方向に沿って多数
のスリットを所定間隔で形成し、このスリット部を挟ん
で投光素子と受光素子とを設ける構成としたものがあ
る。

【００１０】このものによれば、回転体が回転すること
に伴って、投光素子の光軸をスリットが横切るので、ス
リットを通過した光により得られる受光パルスの数をカ
ウントすることにより、回転体の回転角度を検出するこ
とができる。

【００１１】しかしながら、この構成のみでは、いずれ
かの方向への回転角度の相対的な値しか得ることができ
ないので、回転方向や絶対角度を検出するためには、複
数のスリットをずらした位置で設けるなどして、複数の
受光パルスを得る構成とする必要があり、さらには、検
出した受光パルスに基づいて回転方向や絶対角度を検出
するための検出回路を設ける必要がある。したがって、
全体として回路構成が複雑になり、装置全体として高価
になるという不具合がある。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、安価な構成でありながらも、回転
体の回転角度ならびに回転方向などを精度良く検出する
ことができる回転検出装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の回転検出装置
は、回転体と、この回転体上に設けられた下地電極と、
この下地電極上に前記回転体と同心位置に対応する円周
の周方向に沿った所定角度範囲毎に配置され隣接するも
の同士が異なる抵抗値に設定された複数個の抵抗体膜を
有する円環状をなす回転検出抵抗部と、前記回転体の回
転に伴って前記回転検出抵抗部上を摺動するように設け
られ接触している抵抗体膜の抵抗値に対応する信号を検
出可能に設けられた摺動子とを備えたところに特徴を有
する。

【００１４】上記構成の回転検出装置によれば、回転体
が回転することに伴って、回転検出抵抗部も一体に回転
し、摺動子が接触している抵抗体膜の抵抗値に対応する
信号が出力される。このとき、抵抗体膜は、隣接するも
の同士が異なる抵抗値に設定されているので、検出され
る信号は、抵抗値に応じて段階的に変化して出力され
る。したがって、回転体の全周にわたって、抵抗値が変
化した回数をカウントすることにより、回転体の回転角
度を検出することができる。

【００１５】また、回転検出抵抗部を、少なくとも連続
する３個の抵抗体膜の抵抗値が全て異なるように配列す
ることにより、回転体の回転方向で抵抗値の変化量を異
ならせることができるので、これにより、１つの検出信
号に基づいて回転体の回転方向も検出することができ
る。

【００１６】さらに、回転検出抵抗部を、他の抵抗体膜
の抵抗値と異なる抵抗値に設定された抵抗体膜を１個備
える構成とすることにより、その抵抗体膜の抵抗値を回
転体が１回転する毎に１回だけ検出される抵抗値として
基準位置に対応するように設定することができるので、
これにより、回転体の絶対角度も検出することができ
る。

【００１７】この場合、検出信号は、抵抗体膜の抵抗値
に基づいて生成される電気信号であるので、例えば受光
パルスに基づいて回転検出する構成の検出回路よりも、
検出回路を簡単なものとすることができ、装置全体とし
て安価な構成とすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の回転検出装置を自
動車のステアリングセンサに適用した一実施例につい
て、図１乃至図５を参照しながら説明する。全体構成の
外観を示す図１において、円板状をなす回転体１１は、
ステアリングシャフト１２に貫通状態で装着されてお
り、図示しないステアリングホイールと共に一体に回転
するように設けられている。この回転体１１上には、図
２に示すように、下地電極１３が例えば印刷或いはエッ
チングなどにより回転体１１と同心位置に対応する円周
に沿うように円環状に設けられている。

【００１９】さらに、この下地電極１３上には、図３に
も示すように、円環状に配置される回転検出抵抗部１４
が印刷により設けられている。この回転検出抵抗部１４
は、所定の膜厚を有する６種類の抵抗体膜１５〜２０
が、周方向に沿った所定角度範囲毎に、全周にわたって
後述する所定の順序にしたがって配列されて構成されて
いるものである。

【００２０】これら抵抗体膜１５〜２０は、夫々、その
膜厚方向の抵抗値が他と異なるように固有にされている
もので、抵抗体膜１５は抵抗値Ａ、抵抗体膜１６は抵抗
値Ｂ、抵抗体膜１７は抵抗値Ｃ、抵抗体膜１８は抵抗値
Ｄ、抵抗体膜１９は抵抗値Ｅ、抵抗体膜２０は抵抗値Ｆ
に設定されている。そして、各抵抗値の大小関係は、Ａ
＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅ＞Ｆとされており、特に、抵抗体膜２
０の抵抗値Ｆは、他の抵抗体膜１５〜１９の抵抗値Ａ〜
Ｅに比べて極めて小さく設定されている。

【００２１】また、６種類の抵抗体膜１５〜２０のう
ち、４種類の抵抗体膜１５〜１８は、抵抗体膜１５を基
準位置としたときに、図１中矢印Ｐ方向にしたがって、
抵抗体膜１５、抵抗体膜１６、抵抗体膜１８、抵抗体膜
１７の順序（抵抗値Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｃの順序）を１つの配
列パターンとして、この配列パターンを複数個構成する
ように配列されている。

【００２２】一方、他の２種類の抵抗体膜１９及び２０
のうち、抵抗体膜２０は、ステアリングホイールの回転
位置にあってニュートラル位置となる基準位置を示すた
めのものであり、抵抗体膜１９と共に、上記した複数個
の配列パターンのうちの１個の配列パターンにのみ、抵
抗体膜１８と抵抗体膜１７との間に、矢印Ｐ方向にした
がって、抵抗体膜２０、抵抗体膜１９の順序で配列され
ている。

【００２３】したがって、回転検出抵抗部１４にあって
は、全ての抵抗体膜１５〜２０は、そのうちの１つの抵
抗体膜を基準とした場合、その基準の抵抗体膜の両側に
隣接する抵抗体膜同士の抵抗値が異なるように配列され
ていることになる。尚、図１では、抵抗体膜１５〜２０
を便宜上、無印、斜線の密度及び塗りつぶしにより区別
して表記している。

【００２４】また、回転検出抵抗部１４上には、車両側
の固定部材例えば図示しないレバーコンビネーションス
イッチ側に取り付けられた導体製の摺動子２１が、回転
検出抵抗部１４の上面に接触した状態で設けられてい
る。そして、抵抗体膜１５〜２０は、回転体１１が回転
されることに伴って、摺動子２１に接触しながら回転す
るようになっている。尚、図４は、本発明の回転検出装
置の電気的構成を概略的に示したものであり、回転検出
抵抗部１４の回転に応じて、抵抗体膜１５〜２０のうち
摺動子２１に接触する抵抗体膜が順次変化する様子を示
している。

【００２５】そして、摺動子２１及び下地電極１３には
図示しない検出回路が接続されており、この検出回路
は、摺動子２１が接触している抵抗体膜１５〜２０の膜
厚方向の抵抗値を検出し、その抵抗値に対応する信号を
出力するようになっている。

【００２６】さて、上記構成における作用について、図
５も参照しながら説明する。いま、回転検出装置が図１
に示す状態で、摺動子２１と下地電極１３が通電されて
いるとき、検出回路は、摺動子２１が接触している抵抗
体膜の抵抗値（図１では抵抗体膜１５の抵抗値Ａ）を検
出し、その抵抗値に対応する信号を検出信号として出力
する。

【００２７】この状態から、ステアリングホイールの回
転に伴って、回転体１１がステアリングシャフト２と共
に例えば反矢印Ｐ方向へ回転すると、回転検出抵抗部１
４、即ち、抵抗体膜１５〜２０も一体に回転する。この
とき、回転検出抵抗部１４は、抵抗体膜１５、１６、１
８、２０、１９、１７、１５、…、の順序にしたがっ
て、摺動子２１に接触しながら回転するようになり、こ
れに応じて、検出回路は、抵抗値Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｅ、
Ｃ、Ａ、…、を順次検出し、これら各抵抗値に対応する
検出信号を出力する。

【００２８】このとき、上述したように、各抵抗体膜１
５〜２０の抵抗値Ａ〜Ｆは、異なる抵抗値に設定されて
いるので、検出回路から出力される検出信号は、図５に
示すように、段階的に変化して出力される。特に、上述
したように、抵抗体膜２０の抵抗値Ｆは、他の抵抗体膜
１５〜１９の抵抗値Ａ〜Ｅに比べて、極めて小さく設定
されているので、摺動子２１が抵抗体膜２０に接触して
いるとき、最も低いレベルで検出信号が出力される。

【００２９】このような本実施例によれば、下地電極１
３上に設けられた回転検出抵抗部１４を、異なる抵抗値
に設定された抵抗体膜１５〜２０により円環状に構成
し、さらに、検出回路により、摺動子２１が接触してい
る抵抗体膜の抵抗値に対応する検出信号が出力されるよ
うに構成したので、回転体１１が回転すると、検出回路
から、摺動子２１が接触している抵抗体膜の抵抗値に応
じて、検出信号が段階的に変化して出力される。したが
って、検出信号が変化した回数をカウントすることによ
り、回転体１１ひいては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。

【００３０】また、抵抗体膜１５〜２０を、それらのう
ちの１つの抵抗体膜を基準位置とした場合、その基準の
抵抗体膜の両側に隣接する抵抗体膜同士の抵抗値が異な
るように配列したので、回転体１１の回転方向で抵抗値
の変化量が異なるようになり、１つの検出信号に基づい
てステアリングホイールの回転方向も検出することがで
きる。

【００３１】さらに、抵抗体膜１５〜２０のうちの抵抗
体膜２０を、ステアリングホイールのニュートラル位置
となる基準位置に対応させて１箇所にのみ設ける構成と
したので、その抵抗値Ｆを検出することにより、それを
基準位置として、ステアリングホイールの絶対角度も検
出することができる。

【００３２】この場合、段階的に変化する検出信号を得
るのに抵抗体膜を用いる構成としたので、例えば受光パ
ルスに基づいて回転検出する構成の検出回路よりも、検
出回路を簡単なものとすることができ、装置全体として
安価な構成とすることができる。

【００３３】本発明は、上記した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することが
できる。回転検出抵抗部１４を、異なる抵抗値に設定さ
れた６種類の抵抗体膜１５〜２０により構成したが、少
なくとも３種類の異なる抵抗値に設定された抵抗体膜が
あれば、１つの検出信号の出力で回転体の回転方向なら
びに回転角度を検出することができ、それに加えて、回
転検出抵抗部１４中に１個のみこれら３種類の抵抗体膜
とは異なる抵抗値に設定された抵抗体膜があれば、絶対
角度を検出することができる。

【００３４】また、下地電極１３は、膜形状の導体を構
成することが出来れば、銅箔或いは銀系導体などいずれ
のもので良い。さらに、回転検出の分解能は、抵抗体膜
１５〜２０の個々の周方向に沿った１個あたりの所定角
度を小さく設定することにより向上させることができ
る。尚、本発明は、ステアリングホイール以外の回転体
の回転検出にも適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項１記載の発明によれば、回転検出抵抗部を、隣接す
るもの同士が異なる抵抗値に設定された複数個の抵抗体
膜により円環状に構成し、さらに、摺動子が接触してい
る抵抗体膜の抵抗値に対応する信号が検出されるように
構成したので、回転体が回転すると、抵抗体の抵抗値に
応じて、信号が段階的に変化して出力される。したがっ
て、信号が変化する回数をカウントすることにより、回
転体の回転角度を検出することができる。この場合、段
階的に変化する信号を得るのに抵抗体膜を用いる構成と
したので、検出回路を簡単なものとすることができ、装
置全体として安価な構成とすることができる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、回転検出抵
抗部を、少なくとも連続する３個の抵抗体膜の抵抗値が
全て異なるように構成したので、回転体の回転方向で信
号の変化量が異なるようになり、これにより、１つの検
出信号に基づいて回転体の回転方向を検出することがで
きる。

【００３７】請求項３記載の発明によれば、回転検出抵
抗部を、他の抵抗体膜の抵抗値と異なる抵抗値に設定さ
れた抵抗体膜を１個備える構成としたので、その抵抗体
膜の抵抗値を回転体の基準位置に対応するように設定す
ることができ、これにより、回転体の絶対角度を検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図

【図２】回転体上に下地電極を設けた斜視図

【図３】側面図

【図４】電気的構成の概略図

【図５】回転量に対する抵抗値の変化を示す図

【図６】従来例を示す図１相当図

【図７】図５相当図

【符号の説明】

図面中、１１は回転体、１３は下地電極、１４は回転検
出抵抗部、１５は抵抗体膜、１６は抵抗体膜、１７は抵
抗体膜、１８は抵抗体膜、１９は抵抗体膜、２０は抵抗
体膜、２１は摺動子である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体と、 この回転体上に設けられた下地電極と、 この下地電極上に前記回転体と同心位置に対応する円周
   の周方向に沿った所定角度範囲毎に配置され隣接するも
   の同士が異なる抵抗値に設定された複数個の抵抗体膜を
   有する円環状をなす回転検出抵抗部と、 前記回転体の回転に伴って前記回転検出抵抗部上を摺動
   するように設けられ接触している抵抗体膜の抵抗値に対
   応する信号を検出可能に設けられた摺動子とを備えたこ
   とを特徴とする回転検出装置。
2. 【請求項２】 前記回転検出抵抗部は、少なくとも連続
   する３個の抵抗体膜の抵抗値が全て異なるように設定さ
   れて配列されていることを特徴とする請求項１記載の回
   転検出装置。
3. 【請求項３】 前記回転検出抵抗部は、他の抵抗体膜の
   抵抗値と異なる抵抗値に設定された抵抗体膜を１個備え
   ていることを特徴とする請求項１または２記載の回転検
   出装置。