JPH1030909A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円盤２に形成された渦巻き溝３に係合する直
線型の検出装置６の操作子９と連動する摺動子受け８に
保持された摺動子は、回転軸１の左回転と右回転とで、
揺動し、この揺動が抵抗値のヒステリシスを生じてい
る。よって回転軸１の左右回転に連動する直線型の検出
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。 【解決手段】 回転軸と、該回転軸を取り囲み、この回
転軸によって回動自在に設けられた渦巻き部材が形成さ
れた基盤と、一端部に操作子を設け、且つ支軸により回
動自在に取り付けたアームと、作動部材を備えた検出装
置とからなり、前記アームに前記作動部材を結合し、前
記基盤の渦巻き部と前記アームの操作子とを係合させ、
回転軸の回転に伴い、前記操作子が駆動され、前記アー
ムを介して前記作動部材を回動するようにしたことであ
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４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５は、同説明の
ための平面図である。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、同軸上に基盤として円盤２が保持され、該円盤
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、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
えば直線型の可変抵抗器などから成る検出装置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、前記ケー
ス７外に突出させた摺動子受け８と一体の操作子９とを
具備している。そして、該摺動子受け８の摺動位置に対
応して、抵抗基板に形成された抵抗体の一端（端子）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、且つ前記操作子９の先端が円盤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、前記円
盤２を回動させ、操作子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の操作子９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、抵抗体上を摺動し（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
体上を摺動し（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
直線型の検出装置６の操作子９と連動する摺動子受け８
に保持された摺動子は、回転軸１の左回転と右回転と
で、ケース７と摺動子受け８との寸法差（クリアラン
ス）のためにケース７内で摺動子受け８が左右に傾き、
揺動を起こす。この揺動によって左回転と右回転との抵
抗値にヒステリシスが生じている。よって回転軸１の左
右回転に連動する直線型の検出装置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】本発明の回転角検出装置
は、回転軸と、該回転軸を取り囲み、この回転軸によっ
て回動自在に設けられた渦巻き部材が形成された基盤
と、一端部に操作子を設け、且つ支軸により回動自在に
取り付けたアームと、作動部材を備えた検出装置とから
なり、前記アームに前記作動部材を結合し、前記基盤の
渦巻き部と前記アームの操作子とを係合させ、回転軸の
回転に伴い、前記操作子が駆動され、前記アームを介し
て前記作動部材を回動するようにしたことである。

【０００８】また、本発明の回転角検出装置は、前記支
軸が作動部材である。また、本発明の回転角検出装置
は、前記作動部材が摺動子である。さらにまた、本発明
の回転角検出装置は、前記アームの一端部に設けられた
操作子を渦巻き部に対して付勢したことである。さら
に、本発明の回転角検出装置は、前記検出装置が、可変
抵抗器である。

【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、同軸上に基盤として円盤２が保持され、該円盤
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
できる長さの溝が形成されている。この溝の長さは、回
転軸１の回転範囲（約４回転）よりも余裕をもって形成
されている。また、円盤２は、直接回転軸１に固着され
回転させられることもあるが、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ことが多い。なお、図示してい
ない自動車の車体などの固定側からは、本発明の検出装
置１１を保持するためのベース部板１６が延設されてい
る。該ベース部板１６には、いわゆるマザーボードとな
るプリント配線板１５が保持され、該プリント配線板１
５には、例えば回転型の可変抵抗器等から成る検出装置
１１が、円盤２の回転の範囲外である位置に配置されて
いる。

【００１０】該検出装置１１は、ケース１１ｂ内に、被
作動部材として、例えば抵抗体（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１１ｃと、作動
部材として、該抵抗基板１１ｃ上をその円周方向に沿っ
て摺動する摺動子（図示せず）を備えた摺動子受け１１
ｄと、前記ケース１１ｂ外に突出させた該摺動子受け１
１ｄと一体の検出軸１１ａとを具備している。そして、
前記作動部材である前記検出軸１１ａが回動されると前
記摺動子受け１１ｄに保持されている摺動子が抵抗基板
１１ｃ上を摺動する。端子１１ｅは、抵抗基板１１ｃ上
の抵抗体と電気的に接続され、該検出装置１１の摺動子
受け１１ｄの摺動位置に対応して、抵抗基板１１ｃの一
端と摺動子受け１１ｄ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１１ｅから出力され
る。上述の如き、検出装置１１は、いわゆる一般的な回
転型の可変抵抗器と同等の構成である。

【００１１】アーム１２は、その一端部が、略三角形に
形成されており、三角形の先端部に前記円盤２の渦巻き
溝２ａの内に挿入する軸状の操作子１２ａが配置されて
いる。そして、アーム１２の略中心部には、前記検出装
置１１の検出軸１１ａと係合・固着する係合孔１２ｂが
形成され、該検出軸１１ａが前記アーム１２の支軸を兼
ねている。さらに、アーム１２の他端部には、略扇状に
形成された略扇状部１２ｄが配置され、この略扇状部１
２ｄの一端に、コイルバネ１３を係止するための係止孔
１２ｃが形成されている。上述の如く検出装置１１とア
ーム１２とは、検出軸１１ａが係合孔１２ｂに係合され
て、一体化されている。よって、アーム１２の操作子１
２ａが渦巻き溝２ａ内を摺動すると、アーム１２が回動
し、アーム１２の支軸である前記検出軸１１ａを介して
摺動子受け１１ｄに固着された摺動子が駆動される。コ
イルバネ１３は、前記ベース部材１６から突設された係
止部材１４と、アーム１２の係止孔１２ｃとにそれぞれ
係止されている。そして、前記係止部材１４は、前記プ
リント配線板１５の一端部に形成された切り欠き部１５
ａに係止されて、プリント配線板１５の位置決め部材を
も構成している。

【００１２】そして、前記コイルバネ１３のバネ力によ
って、操作子１２ａは、円盤２の中心側（回転軸１の方
向）に付勢されている。従って、渦巻き溝２ａに挿入さ
れた操作子１２ａは、バネ力による付勢によって、溝形
状の渦巻き溝２ａの一方の壁に常に押し付けて、前記円
盤２の右回転時と左回転時との同回転角度での径方向の
位置を同じにすることができる。

【００１３】ここで次に、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、
前記円盤２の渦巻き溝２ａの溝に沿った全長のほぼ中間
部にアーム１２の操作子１２ａを位置させ、且つ検出装
置１１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）、前記操
作子１２ａが、円盤２の渦巻き溝２ａに案内されて、ア
ーム１２が検出軸１１ａを中心として略円弧状に回動し
（矢印ａ）、それに伴い検出軸１１ａが回転し、検出装
置１１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、この抵抗値の変化により回転方向を右方
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）、操作子１２ａ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アーム１２が検出軸
１１ａを中心として略円弧状に回動し（矢印ｂ）、この
とき検出装置１１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、この抵抗値の変化により回転
方向を左方向としたときの回転角を検出する。

【００１４】そして、上述の如く、ステアリングシャフ
トなどの回転軸１の回転で、前記アーム１２の操作子１
２ａが渦巻き溝２ａに案内されて、検出軸１１ａを中心
とした円弧をもって渦巻き溝２ａを横切る方向に摺動
し、前記検出軸１１ａの回転により、前記摺動子受け１
１ｄの摺動子を抵抗基板１１ｃの上を摺動させ、右回転
又は左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１７に出力
されて、表示される。

【００１５】次に、第二の実施の形態について、図３の
平面図に基づいて説明する。この第二の実施の形態は、
前記の実施の形態と同一形態については、同符号を付与
して詳細な説明は、省略する。図３において、支柱１８
が、ベース部材１６から立設され、該支柱１８に対し、
アーム１２は、そのほぼ中央部に係合・配置した軸受け
２０によって回動自在に保持されている。検出装置１１
の被作動部材である抵抗基板１９は、その一面に、それ
ぞれ略円弧状に抵抗体１９ａと導電体１９ｂとが印刷な
どによって形成されている。そして、略円弧状の抵抗体
１９ａの両端部と、導電体１９ｂの中間部とからそれぞ
れ端子１９ｃ、１９ｃ、１９ｃが連接されている。アー
ム１２の略扇状部１２ｄの前記抵抗基板１９と対向する
面には、検出装置１１’の作動部材となる摺動子（図示
せず）が直接配置されている。該摺動子は、前記抵抗基
板１９上に形成された抵抗体１９ａと導電体１９ｂとを
摺動し、抵抗体１９ａからの抵抗値を端子１９ｃから出
力する。

【００１６】前記第一の実施の形態と同様にコイルバネ
１３は、アーム１２の係止孔１２ｃと、ベース部材１６
から立設された係止部材１４との間に掛け渡されてい
る。前記コイルバネ１３の付勢力によって軸状の操作子
１２ａは、円盤２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に挿入された操作子１２
ａの先端は、バネ力による付勢によって、操作子１２ａ
を渦巻き溝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じ角度での操作子１２ａの径
方向における位置を同じにすることができる。本実施の
形態では、回転型の可変抵抗器を配置する第一の実施の
形態との比較で、回転角検出装置全体の厚さを薄くする
ことができる。これは、検出装置１１’の厚さを薄く構
成できることによる。前記第一の実施の形態の場合で
も、本実施の形態の場合でも、アーム１２は、耐振動特
性を良くするために、アームの回動軸が、アーム１２の
重心を通ることが望ましい。重心を通ると、外部からの
振動を受けてもアーム自体の振動が小さくなる。

【００１７】なお、検出装置１１は、本発明の実施の形
態での可変抵抗器に限定されることなく、回転型（ロー
タリ型）の光学式エンコーダや回転型（ロータリ型）の
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、可変抵抗器の摺動子と抵抗基板に替えて光学スケー
ル（スリット板）と受発光素子を、磁気式エンコーダで
は、磁気スケールと磁気検出素子を用いることにより、
上記検出が可能となる。また、本発明の実施の形態で
は、渦巻き部材を渦巻き溝２ａとした説明を行ったが、
溝形状に限定されることなく、例えば渦巻き部材が凸部
形状であっても良い。この凸部形状としたときは、操作
子１２ａの先端を凹部形状として、該凹部と前記凸部と
を係合すれば良い。更に本発明の実施の形態では、渦巻
き部を設ける基盤を円盤として説明したが、これに限定
されることなく、基盤は多角形状でも良く、楕円形状で
も良く渦巻き溝を設けられるものであれば良い。更にま
た、本発明の実施の形態では、操作子は、軸状のもので
説明されているがこれに限定されず、レコード針のよう
に先端の尖っているものでも、先端に平面部を有し、且
つ先端にいくほど、細く又は太くなるテーパのついたも
のでも良い。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、一端部に操作子を設けたアー
ムが軸支され、該アームに作動部材を結合し、該アーム
を介して前記作動部材を回動するようにした構成である
ことから、軸支された該アームの回動によるガタつき
は、発生しない。従って、アームに結合された作動部材
自体の回転方向による傾き、ガタ又はズレが無くなり、
前記従来例に比較して回転角検出装置の角度検出のヒス
テリシスを低減することが出来る。さらに、支軸が作動
部材であることによって、部品点数が削減され、安価な
回転角検出装置を提供できる。アーム１２に摺動子９を
直接結合し、抵抗基板１９と組み合わせて検出装置１
１’の部品点数が少なくなり、よって、検出装置１１’
の寸法が、特にアーム１２の軸方向の寸法を小さくでき
る。さらまたに、付勢手段によって、操作子１２ａは、
常に渦巻き部材に対して付勢されていることから左右の
何れの回転時においても操作子１２ａの位置が一定とな
る。よって、回転角検出装置の角度検出のヒステリシス
は、さらに軽減出来る。

【００１９】検出装置が、可変抵抗器であることから、
抵抗体の抵抗値変化特性カーブを所望のものに容易に設
定できる。よって、操作子１２ａが円弧を描いて駆動さ
れても、抵抗体の抵抗値変化特性カーブの設定によっ
て、円弧の駆動の補正ができ、補正のための他の部材な
どを必要としないため安価に構成出来る。

【００２０】

【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】本発明の第二の実施の形態の回転角検出装置を
示す一部縦断面図である。

【図４】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５】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、１１ 検出装置 １１ａ 検出軸 １１ｂ ケース １１ｃ、１９ 抵抗基板 １１ｄ 摺動子受け １１ｅ 端子 １２ アーム １２ａ 操作子 １２ｂ 係合孔 １３ コイルバネ １５ プリント配線板 １６ ベース部材

フロントページの続き (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 (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 黒田 長雄 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、該回転軸を取り囲み、この回
   転軸によって回動自在に設けられた渦巻き部材が形成さ
   れた基盤と、一端部に操作子を設け、且つ支軸により回
   動自在に取り付けたアームと、作動部材を備えた検出装
   置とからなり、前記アームに前記作動部材を結合し、前
   記基盤の渦巻き部と前記アームの操作子とを係合させ、
   回転軸の回転に伴い、前記操作子が駆動され、前記アー
   ムを介して前記作動部材を回動するようにしたことを特
   徴とする回転角検出装置。
2. 【請求項２】 前記支軸が作動部材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。
3. 【請求項３】 前記作動部材が摺動子であることを特徴
   とする請求項１記載の回転角検出装置。
4. 【請求項４】 前記アームの一端部に設けられた操作子
   を渦巻き部材に対して付勢したことを特徴とする請求項
   １記載の回転角検出装置。
5. 【請求項５】 前記検出装置が、可変抵抗器であること
   を特徴とする請求項１記載の回転角検出装置。