JPH1047952A

JPH1047952A - 回転角検出装置

Info

Publication number: JPH1047952A
Application number: JP21919096A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kato; 弘典加藤; Katsuya Mitsuzuka; 克也三塚; Tadashi Sano; 正佐野; Akira Totsuka; 亮戸塚; Yukari Sano; ゆかり佐野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: JP3305588B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回転軸１を左右方向に回転させる際の、いわ
ゆる誤差（ガタ）となる値が生じ、回転軸１の回転に連
動する検出装置３からの左右方向への回転では、ヒステ
リシスが生じ、左右回転で同一な抵抗値を得ることが出
来ないという問題があった。【解決手段】回転軸を取り囲み、この回転軸によって
回転可能に設けられた渦巻き部が形成された基盤と、操
作軸が設けられた検出装置と、前記基盤の渦巻き部と検
出装置の操作軸に設けられた係合部とが係合し、前記係
合部を渦巻き部に対して付勢し、前記回転軸の回転に伴
い、前記操作軸を駆動するようにしたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の操
舵角の検出を行うために用いられる回転角検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の回転角検出装置には、例
えば実開昭６０−５６２１３号公報に示されているもの
がある。この構成は、自動車の操舵角検出装置であっ
て、以下図面によって説明する。

【０００３】図６は、従来の回転角検出装置の一形態の
操舵角検出装置を示す一部縦断面図、図７は、操舵角検
出装置を説明するための同平面図である。図において、
ステアリングシャフトなどの回転軸１は、図示していな
いハンドルに直結されており、ハンドルの回動に対応し
て左右に約２回転（全４回転）されるように構成されて
いる。前記回転軸１には、同軸上に円板状の基盤２が保
持され、該基盤２には、渦巻き部として、例えば渦巻き
溝３が形成されている。なお、図示していない自動車の
車体固定側には、前記回転軸１が、軸心回りに回動自在
に支承される。また、この車体固定側にはブラケット４
に保持された、例えば直線型（リニヤ型）の可変抵抗器
等から成る検出装置６が配置されている。該検出装置６
は、ケース７内に抵抗体がその一面に印刷などによって
形成された抵抗基板（図示せず）と、該抵抗基板上をそ
の長手方向に沿って摺動する摺動子（図示せず）を備え
た摺動子受け８と、該摺動子受け８と一体にケース７外
に突出させた操作軸９とを具備している。そして、操作
軸９の摺動位置に対応して、抵抗基板の一端と摺動子受
け８に収納されている摺動子との間の抵抗値の変化がア
ナログ的に出力される。

【０００４】また、該検出装置６は、前記ブラケット４
により、前記基盤２の回転軸１中心を通る直径方向の位
置であって、且つ前記操作軸９の先端が基盤２の渦巻き
溝３内に挿入するように配設されている。従って、ステ
アリングシャフトなどの回転軸１の回転により、前記基
盤２を回動させ、操作軸９が渦巻き溝３に案内されて、
該渦巻き溝３を横切る方向に摺動する。そして、摺動子
受け８の摺動子が抵抗基板の上を摺動することにより、
左回転又は右回転の方向とともに、回転軸１の回転角を
抵抗値の変化として検出し、これらが表示部１０に出力
されて、表示される。

【０００５】なお、図５に示すように、回転軸１の回転
角がゼロ度の場合、円盤２の渦巻き溝３の溝に沿った全
長のほぼ中間部に、前記検出装置６の操作軸９の係合部
を位置させ、且つその際、検出装置６の抵抗値は全抵抗
値変化のほぼ中間値になるように予め設定しておく。こ
の状態から、回転軸１の操作によって、例えば右回転さ
せると（矢印Ａ）、摺動子受け８が円盤２の渦巻き溝３
に案内されて、抵抗基板上を摺動し（矢印ａ）、このと
きの抵抗値は前記中間部抵抗値から順次増加（もしくは
減少）し、この抵抗値が回転方向を右方としたときの回
転角を検出する。また、回転角がゼロ度の前述の状態か
ら回転軸１の操作によって左回転させると（矢印Ｂ）、
摺動子受け８が渦巻き溝３に案内されて前記とは逆の方
向に向かって抵抗基板上を摺動し（矢印ｂ）、このとき
の抵抗値は前記中間部抵抗値から順次減少（もしくは増
加）し、この抵抗値が回転方向を左方としたときの回転
角を検出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例では、円盤２に形成された渦巻き溝３に係合する
検出装置６の操作軸９は、それぞれ溝形状の渦巻き溝３
の左右の壁の幅Ｗ１と操作軸９の径Ｗ２とは、Ｗ１＞Ｗ
２の関係にあり、よってＷ１−Ｗ２＝△Ｗの値のクリア
ランスが生じる。この△Ｗの値は、回転軸１を左右に回
転させる際に、誤差（ガタ）となる値であって、いわゆ
る左回転と右回転とで、前記操作軸９が当接する渦巻き
溝３の壁が右左と異なりヒステリシスが生じてる。よっ
て回転軸１の左右回転に連動する検出装置６からは、ヒ
ステリシスのない抵抗値を得ることが出来ないという問
題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】回転軸と、該回転軸を取
り囲み、この回転軸によって回転可能に設けられた渦巻
き部が形成された基盤と、操作軸が設けられた検出装置
と、前記基盤の渦巻き部と検出装置の操作軸に設けられ
た係合部とが係合し、前記係合部を渦巻き部に対して付
勢し、前記回転軸の回転に伴い、前記操作軸を駆動する
ようにしたことにある。

【０００８】前記操作軸を前記渦巻き部に対して付勢す
るための手段が、線バネであることにある。前記渦巻き
部が、渦巻き溝であることにある。前記渦巻き部が渦巻
き溝であるとともに、前記操作軸が渦巻き部に対する付
勢のための手段によって前記渦巻き溝のいずれか一方の
壁に付勢されていることにある。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図に基づい
て説明する。図１は、本発明の回転角検出装置を示す一
部縦断面図、図２は、同説明のための平面図、図３は、
同底面図である。図において、ステアリングシャフトな
どの回転軸１の中間部には、同軸上に円板状の基盤２が
保持され、該基盤２には、渦巻き部として、例えば溝形
状の渦巻き溝２ａが形成され、該渦巻き溝２ａは、回転
軸１が約５回転半できる長さに形成されている。なお、
図示していない自動車の車体などの固定側からは、本検
出装置６を保持するためのベース部板１５が延設されて
いる。該ベース部板１５には、いわゆるマザーボードと
なるプリント配線板１４が保持され、該プリント配線板
１４には、例えば直線型（リニヤ型）の可変抵抗器等か
ら成る検出装置６が、脚部６ｄによって固着されてい
る。

【００１０】該検出装置６は、ケース６ｇ内に、抵抗体
（図示せず）がその一面に印刷などによって形成された
抵抗基板６ａと、該抵抗基板６ａ上をその長手方向に沿
って摺動する摺動子（図示せず）を備えた摺動子受け６
ｃと、ケース６ｇ外に突出させた該摺動子受け６ｃと一
体の操作軸６ｂとを具備している。該操作軸６ｂの係合
部が駆動されると保持されている前記摺動子受け６ｃの
摺動子が抵抗基板６ａ上を摺動する。そして、前記操作
軸６ｂには、後述する線バネ１２が、掛け回される。端
子６ｅは、抵抗基板６ａ上の抵抗体と電気的に接続さ
れ、該検出装置６の摺動子受け６ｃの摺動位置に対応し
て、抵抗基板６ａの一端と摺動子受け６ｃに収納されて
いる摺動子との間の抵抗値の変化がアナログ的に端子６
ｅから出力される。上述の如き、検出装置６は、いわゆ
る一般的なスライド型の可変抵抗器と同等の構成であ
る。

【００１１】前記検出装置６は、プリント配線板１４に
固着された状態で前記ベース部板１５により前記円盤２
の回転軸１中心を通る直径方向の位置であって、且つ前
記操作軸６ｂの先端が円盤２の渦巻き溝２ａ内に挿入す
るように配設されている。線バネ１２は、前記ベース部
板１５から突設された円柱状の支柱５に巻き回されて保
持されており、該線バネ１２のそれぞれの端部は、前記
操作軸６ｂの中間部と、前記支柱５と同様にベース部板
１５から突設された円柱状のストッパ部材１３とにそれ
ぞれ係止されている。そして、この線バネ１２によっ
て、操作軸６ｂはそのバネ力にて渦巻き溝２ａの中心側
（回転軸１方向）に付勢されている。従って、渦巻き溝
２ａに挿入された操作軸６ｂの先端は、バネ力による付
勢によって、操作軸６ｂを溝形状の渦巻き溝２ａの一方
の壁に押し付けて、前記円盤２の右回転時と左回転時と
の同角度での径方向の位置を同じにすることができる。
その結果、検出装置６の抵抗基板６ａに形成された抵抗
体から出力される抵抗値はヒステリシスを生じることが
ない。このときの抵抗値変化は、回転角に対してリニヤ
に変化する。

【００１２】なお、本発明の実施の形態では、付勢のた
めの部材を線バネ１２によって、構成したが、これに限
定されることなく付勢部材は、板バネやコイルバネなど
によっても構成することもできる。また、本発明の実施
の形態では、基盤は、円板状のものを使用したが、多角
形状のものでも、楕円状のものでも使用出来る。また、
検出素子の操作軸の係合部は、本発明の実施の形態で
は、操作軸の先端付近であるが、これに限定されること
なく軸とは別体の係合部を軸に取り付けてもよい。さら
に、検出装置６は、本発明の実施の形態でのリニヤ型の
可変抵抗器に限定されることなく、アブソリュートタイ
プのリニヤ型光学式エンコーダやリニヤ型磁気式エンコ
ーダであっても良い。光学式エンコーダでは、抵抗基板
と摺動子に替えて、回転又は直進する光学スケールと、
受発光素子との組み合わせ、磁気式エンコーダでは、回
転又は直進する着磁スケールと、磁気センサ（ＭＲ素
子、ホール素子など）の組み合わせにより、変位を電気
信号に変換され、上記検出が可能となる。これら光学式
・磁気式エンコーダからの出力値は、その構成により、
出力される信号形態は異なるため、上述の実施の形態と
は、出力値となる信号処理の手法は異なる。また、本実
施の形態では、渦巻き部を渦巻き溝２ａとした説明を行
ったが、溝形状に限定されることなく、例えば渦巻き部
が凸部の渦巻き形状であっても良い。この凸部形状とし
たときは、操作軸６ｂの先端を凹部形状とするか、操作
軸６ｂに設けられた係合部に凹部形状を設け、該凹部と
前記凸部とを係合すれば良い。

【００１３】従って、ステアリングシャフトなどの回転
軸１の回転で、前記操作軸６ｂが渦巻き溝２ａに案内さ
れて、該渦巻き溝２ａを横切る方向に摺動する。そし
て、前記摺動子受け６ｃの摺動子が抵抗基板６ａの上を
摺動することにより、左回転又は右回転の方向ととも
に、回転軸１の回転角を抵抗値の変化として検出し、こ
れらは例えば表示部１１に出力されて、表示される。

【００１４】ここでその動作について説明する。図２に
示すように、回転軸１の回転角がゼロ度の場合、前記基
盤２の渦巻き溝２ａの溝に沿った全長のほぼ中間部に前
記検出装置６の操作軸６ｂを位置させ、且つ検出装置６
のからの抵抗値は、全抵抗値変化のほぼ中間値になるよ
うに予め設定しておく。この状態から、回転軸１の操作
によって例えば右回転させると（矢印Ａ）、摺動子受け
６ｃと連動する操作軸６ｂが円盤２の渦巻き溝２ａに案
内されて、抵抗基板６ａ上を摺動し（矢印ａ）、このと
きの抵抗値は前記中間部抵抗値から順次増加（もしくは
減少）し、この抵抗値が回転方向を右方向としたときの
回転角を検出する。また、回転角がゼロ度の前述の状態
から回転軸１の操作によって左回転させると（矢印
Ｂ）、摺動子受け６ｃと連動する操作軸６ｂが、渦巻き
溝２ａに案内されて前記とは逆の方向に向かって抵抗基
板６ａ上を摺動し（矢印ｂ）、このときの抵抗値は前記
中間部抵抗値から順次減少（もしくは増加）し、この抵
抗値が回転方向を左方向としたときの回転角を検出す
る。

【００１５】上述の如き、回転角の検出に際し、線バネ
１２によって、回転軸１中心に付勢された操作軸６ｂ
は、回転軸１の右回転又は左回転の操作に係わらず、常
に渦巻き溝２ａの中心軸側の壁に当接して、抵抗基板６
ａ上を摺動することになる。なお、線バネ１２による操
作軸６ｂの付勢方向は、回転軸１の中心に対して外側へ
の方向であってもよい。

【００１６】本発明の第二の実施の形態について、図
４、図５に基づいて説明する。図４は、一部縦断面図、
図５は、平面図である。図において、ステアリングシャ
フトなどの回転軸１の中間部には、同軸状に外周面に渦
巻き部である同径の渦巻き溝１７が設けられる基盤であ
る円筒１６が固定されている。渦巻き溝１７は、回転軸
１が６．５回転出来る長さに形成されている。検出装置
６の操作軸６ｂは、その先端が渦巻き溝１７に係合して
いる。このほかの構成は、前述した実施の形態と同じで
ある。検出装置６の操作軸６ｂは、回転軸１の回転に伴
って上下方向に移動する。回転軸１が、Ａ方向に回転す
ると渦巻き溝１７が斜行しているため、操作軸６ｂは渦
巻き溝１７の溝内の上面に押し下げられて下方に移動
し、回転軸１が、Ｂ方向に回転すると操作軸６ｂは、渦
巻き溝１７の溝内で線バネ１２によって、上方に押され
ているため、溝内の上面に接したまま上方に移動する。
このように、検出装置６の操作軸６ｂは、渦巻き溝１７
の溝内の上面に接しながら回転軸１の回転に伴って上下
するので、検出装置６の出力値が、操作軸６ｂが上方に
動く場合も、下方に動く場合も同じに出力されるので、
ヒステリシスのない出力値が取り出せる。なお、線バネ
１２による操作軸６ｂの付勢方向は、回転軸方向下向き
でもよい。上述の実施の形態において、渦巻き部が設け
られる基盤は、回転軸に直接固定されて、回転させられ
ている場合で説明されているが、基盤（円盤２、円筒１
６）は、直接回転軸１に接触せず、回転軸１の上端付近
に配置されるハンドルのハブ部によって回転させられる
場合もある。

【００１７】

【発明の効果】この付勢手段よって、操作軸６ｂは、常
に渦巻き部に対して付勢されていることから、回転軸１
の右回転又は左回転の操作に係わらず、操作軸６ｂの位
置が安定している。よって前記従来例のような渦巻き溝
２ａ内での操作軸６ｂとの寸法差（クリアランス）によ
る誤差（ガタ）を生じること無く、精度の良い（精密
な）回転角度の検出が出来る。従って、操作軸６ｂの回
転方向によるズレが無くなり、回転角検出装置の角度検
出のヒステリシスが無くなる。

【００１８】付勢手段を線バネ１２よって構成すること
によって、本検出装置の厚さや大きさは無論、コストへ
の影響が少ない回転角検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転角検出装置を示す一部縦断面図で
ある。

【図２】本発明の回転角検出装置を説明するための平面
図である。

【図３】本発明の回転角検出装置を示す底面図である。

【図４】本発明の第二の実施の形態の回転角検出装置を
示す断面図である。

【図５】本発明の第二の実施の形態の回転角検出装置を
示す平面図である。

【図６】従来の回転角検出装置の一形態の操舵角検出装
置を示す一部縦断面図である。

【図７】従来の回転角検出装置の一形態の操舵角検出装
置を説明するための平面図である。

【符号の説明】

１回転軸２円盤２ａ、３渦巻き溝６検出装置６ａ抵抗基板６ｂ、９操作軸６ｃ、８摺動子受け６ｅ端子６ｆ保持部材１０、１１表示装置１２線バネ１３ストッパ部材１４プリント配線板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者戸塚亮東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者佐野ゆかり東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と、該回転軸を取り囲み、この回
転軸によって回転可能に設けられた渦巻き部が形成され
た基盤と、操作軸が設けられた検出装置と、前記基盤の
渦巻き部と検出装置の操作軸に設けられた係合部とが係
合し、前記係合部を渦巻き部に対して付勢し、前記回転
軸の回転に伴い、前記操作軸を駆動するようにしたこと
を特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】前記操作軸を前記渦巻き部に対して付勢
するための手段が、線バネであることを特徴とする請求
項１記載の回転角検出装置。
【請求項３】前記渦巻き部が、渦巻き溝であることを
特徴とする請求項１記載の回転角検出装置。
【請求項４】前記渦巻き部が渦巻き溝であるととも
に、前記操作軸が渦巻き部に対する付勢のための手段に
よって前記渦巻き溝のいずれか一方の壁に付勢されてい
ることを特徴とする請求項１記載の回転角検出装置。