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図面 (5)

課題

自動車ステアリング回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関し、簡易な構成で、複数回転する回転体回転角度が検出可能で安価な回転角度検出装置を提供することを目的とする。

解決手段

検出体22の内周雌ネジ部22Cを設けると共に基体30に雄ネジ部32Aを設けて、この雄ネジ部32Aに雌ネジ部22Cを螺合させ、回転体21の回転に連動して検出体22を回転させると共に回転軸方向の上下方向へ移動させ、磁石23Aと磁気検出素子23Bからなる検出手段からの検出体22の回転及び回転軸方向への移動に伴う検出信号S1、S2によって、制御手段29が回転体21の回転角度を検出するように回転角度検出装置を構成する。

概要

背景

近年、自動車の高機能化が進む中、様々な回転角度検出装置を用いてステアリング回転角度を検出し、車両の各種制御を行うものが増えている。

このような従来の回転角度検出装置について、図4を用いて説明する。

図4は従来の回転角度検出装置の分解斜視図であり、同図において、1は外周に平歯車部1Aが形成された回転体で、中央部には挿通するステアリング(図示せず)の軸と係合する係合部1Bが設けられると共に、下方の絶縁樹脂製基体10に形成された支持部11に回転可能に支持されている。

また、2は外周に平歯車部2Aが形成された第一の検出体、4は外周に平歯車部4Aが形成された第二の検出体で、第一の検出体2が基体10に形成された第一の軸支部12Aに、第二の検出体4が同じく第二の軸支部12Bに各々回転可能に軸支されて、第一の検出体2の平歯車部2Aが回転体1の平歯車部1Aに噛合すると共に、第二の検出体4の平歯車部4Aが第一の検出体2の平歯車部2Aに噛合している。

そして、この第一の検出体2の中央には磁石3Aが、第二の検出体4の中央には磁石5Aが、各々インサート成形等により装着されている。

なお、これらの歯車の直径及び歯数は、回転体1が最も大きく、第一の検出体2、第二の検出体4の順に小さなものとなっている。

また、8は第一及び第二の検出体2、4の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、各検出体に装着された磁石3A、5Aとの対向面には、磁気検出素子3B、5Bが各々装着されている。

そして、このように対向した磁石3Aと磁気検出素子3Bによって第一の検出手段が、同じく磁石5Aと磁気検出素子5Bによって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板8にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子3B、5Bに接続された制御手段9が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。

また、このような回転角度検出装置は、制御手段9がコネクタ(図示せず)等を通して自動車本体の電子回路(図示せず)に接続されると共に、回転体1の係合部1Bにはステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。

以上の構成において、運転時にステアリングを回転すると、回転体1が回転し、これに連動して第一の検出体2が、第一の検出体2に連動して第二の検出体4が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石3A、5Aも回転して、この磁石3A、5Aの変化する磁力を磁気検出素子3B、5Bが、正弦波余弦波電圧波形からなる検出信号として検出する。

また、これらの検出信号が略鋸歯状データ波形として制御手段9に入力されるが、第一の検出体2と第二の検出体4は歯数が異なり回転速度も異なるため、第一の検出体2と第二の検出体4のデータ波形は、周期が異なり位相のずれた検出信号となる。

そして、この第一の検出体2と第二の検出体4からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段9が所定の演算を行って、回転体1すなわちステアリングの回転許容範囲である例えば左右方向に各々2回転半の−900度から+900度範囲内の回転角度を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われるように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。

概要

自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関し、簡易な構成で、複数回転する回転体の回転角度が検出可能で安価な回転角度検出装置を提供することを目的とする。検出体22の内周雌ネジ部22Cを設けると共に基体30に雄ネジ部32Aを設けて、この雄ネジ部32Aに雌ネジ部22Cを螺合させ、回転体21の回転に連動して検出体22を回転させると共に回転軸方向の上下方向へ移動させ、磁石23Aと磁気検出素子23Bからなる検出手段からの検出体22の回転及び回転軸方向への移動に伴う検出信号S1、S2によって、制御手段29が回転体21の回転角度を検出するように回転角度検出装置を構成する。

目的

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、複数回転する回転体の回転角度が検出可能で安価な回転角度検出装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

基体に設けた支持部に軸支されると共に、ステアリング連動して回転する回転体と、この回転体に連動して回転する検出体と、前記検出体の回転を所定の検出信号として検出する検出手段と、この検出手段に接続された制御手段からなり、前記検出体の内周雌ネジ部を設けると共に前記基体に雄ネジ部を設けて、この雄ネジ部に前記雌ネジ部を螺合させ、前記回転体の回転に連動して前記検出体を回転させると共に回転軸方向へ移動させ、前記検出手段からの前記検出体の回転及び回転軸方向への移動に伴う検出信号によって、前記制御手段が前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置

技術分野

0001

本発明は、主に自動車ステアリング回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関するものである。

背景技術

0002

近年、自動車の高機能化が進む中、様々な回転角度検出装置を用いてステアリングの回転角度を検出し、車両の各種制御を行うものが増えている。

0003

このような従来の回転角度検出装置について、図4を用いて説明する。

0004

図4は従来の回転角度検出装置の分解斜視図であり、同図において、1は外周に平歯車部1Aが形成された回転体で、中央部には挿通するステアリング(図示せず)の軸と係合する係合部1Bが設けられると共に、下方の絶縁樹脂製基体10に形成された支持部11に回転可能に支持されている。

0005

また、2は外周に平歯車部2Aが形成された第一の検出体、4は外周に平歯車部4Aが形成された第二の検出体で、第一の検出体2が基体10に形成された第一の軸支部12Aに、第二の検出体4が同じく第二の軸支部12Bに各々回転可能に軸支されて、第一の検出体2の平歯車部2Aが回転体1の平歯車部1Aに噛合すると共に、第二の検出体4の平歯車部4Aが第一の検出体2の平歯車部2Aに噛合している。

0006

そして、この第一の検出体2の中央には磁石3Aが、第二の検出体4の中央には磁石5Aが、各々インサート成形等により装着されている。

0007

なお、これらの歯車の直径及び歯数は、回転体1が最も大きく、第一の検出体2、第二の検出体4の順に小さなものとなっている。

0008

また、8は第一及び第二の検出体2、4の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、各検出体に装着された磁石3A、5Aとの対向面には、磁気検出素子3B、5Bが各々装着されている。

0009

そして、このように対向した磁石3Aと磁気検出素子3Bによって第一の検出手段が、同じく磁石5Aと磁気検出素子5Bによって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板8にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子3B、5Bに接続された制御手段9が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。

0010

また、このような回転角度検出装置は、制御手段9がコネクタ(図示せず)等を通して自動車本体の電子回路(図示せず)に接続されると共に、回転体1の係合部1Bにはステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。

0011

以上の構成において、運転時にステアリングを回転すると、回転体1が回転し、これに連動して第一の検出体2が、第一の検出体2に連動して第二の検出体4が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石3A、5Aも回転して、この磁石3A、5Aの変化する磁力を磁気検出素子3B、5Bが、正弦波余弦波電圧波形からなる検出信号として検出する。

0012

また、これらの検出信号が略鋸歯状データ波形として制御手段9に入力されるが、第一の検出体2と第二の検出体4は歯数が異なり回転速度も異なるため、第一の検出体2と第二の検出体4のデータ波形は、周期が異なり位相のずれた検出信号となる。

0013

そして、この第一の検出体2と第二の検出体4からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段9が所定の演算を行って、回転体1すなわちステアリングの回転許容範囲である例えば左右方向に各々2回転半の−900度から+900度範囲内の回転角度を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われるように構成されているものであった。

0014

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。

先行技術

0015

特開2005−3625号公報

発明が解決しようとする課題

0016

しかしながら、上記従来の回転角度検出装置においては、複数回転する回転体の回転角度を検出するためには、第一の検出体2や第二の検出体4と、これらの中央に磁石3A、5Aを装着すると共に、この磁石3A、5Aに各々対向して磁気検出素子3B、5Bからなる第一及び第二の検出手段を備える必要があるため、コストの高いものになり易いという課題があった。

0017

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、複数回転する回転体の回転角度が検出可能で安価な回転角度検出装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0018

上記目的を達成するために本発明は、検出体の内周雌ネジ部を設けると共に基体に雄ネジ部を設けて、この雄ネジ部に検出体の雌ネジ部を螺合させ、回転体の回転に連動して検出体を回転させると共に回転軸方向へ移動させ、検出手段からの検出体の回転及び回転軸方向への移動に伴う検出信号によって、制御手段が回転体の回転角度を検出するように回転角度検出装置を構成したものであり、例えば回転体に連動して一つの検出体を回転及び軸方向へ移動させ、その検出体の略中央に磁石を配置すると共に、この磁石に対向して磁気検出素子を配設して一つの検出手段を設けることによって、複数回転する回転体の回転角度が検出できるため、部品点数も少なく、製作も容易で安価な回転角度検出装置を得ることができるという作用を有する。

発明の効果

0019

以上のように本発明によれば、簡易な構成で、複数回転する回転体の回転角度が検出可能で安価な回転角度検出装置を得ることができるという有利な効果が得られる。

図面の簡単な説明

0020

本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図
同分解斜視図
同電圧波形図
従来の回転角度検出装置の分解斜視図

実施例

0021

以下、本発明の実施の形態について、図1図3を用いて説明する。

0022

(実施の形態)
図1は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図、図2は分解斜視図であり、同図において、21は外周に平歯車部21Aが形成されたポリオキシメチレン等の絶縁樹脂製の回転体で、中央部には挿通するステアリング(図示せず)の軸と係合する係合部21Bが設けられている。

0023

また、30は回転体21の下方に配置されたABSポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製の基体で、この基体10に設けられた略円筒状の支持部31に回転体21が回転可能に支持されている。

0024

さらに、22は外周に上下方向へ延伸した平歯車部22Aが形成された検出体、32は外周に雄ネジ部32Aが設けられ基体30に一体形成された軸支体で、検出体22の内周に形成された雌ネジ部22Cが雄ネジ部32Aに螺合して、検出体22が軸支体32に回転可能に軸支される共に、検出体22の平歯車部22Aが回転体21の平歯車部21Aに噛合している。

0025

また、検出体22の外径は回転体21の外径に比べ小さく、歯数も回転体21の歯数に対し検出体22は1/2の歯数に設定されて、回転体21の1回転に対し検出体22が2回転するようになっている。

0026

したがって、回転体21の回転に連動して検出体22が回転すると共に、検出体22の回転する軸方向に沿って上下方向へ移動するようになっている。

0027

そして、この検出体22の中央の凹部22Bには略直方体状の磁石23Aが嵌合やインサート成形等により固定され装着されている。

0028

また、28は検出体22の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、検出体22に装着された磁石23Aとの対向面には、AMR素子(異方性磁気抵抗素子)等の磁気検出素子23Bが装着されている。

0029

そして、このように対向した磁石23Aと磁気検出素子23Bによって検出手段が形成されると共に、配線基板28にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子23Bに接続された制御手段29が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。

0030

また、このような回転角度検出装置は、制御手段29がコネクタ(図示せず)等を通して自動車本体の電子回路(図示せず)に接続されると共に、回転体21の係合部21Bにはステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。

0031

以上の構成において、運転時にステアリングを回転すると、回転体21が回転し、これに連動して検出体22が軸支体32の雄ネジ部32Aに螺合して回転すると共に、この回転軸方向の上下の所定方向へ移動して磁石23Aと磁気検出素子23Bとの距離が変化する。

0032

そして、検出体22の回転に伴って中央に装着された磁石23Aの磁気の方向が変化すると共に、同じく上下方向の移動に伴って磁気検出素子23Bに及ぶ磁力も磁石23Aとの距離に応じて増減するため、これを磁気検出素子23Bが検出して、図3の電圧波形図に示すような、2.5Vを基準として0〜5Vの範囲内で繰返す正弦波の検出信号S1と余弦波の検出信号S2を制御手段29へ出力する。

0033

つまり、回転体21が1回転する間に検出体22は2回転し、磁気検出素子23Bは検出体22の1回転に対して2回の磁気の強弱を検知するため、回転体21の1回転すなわち360度回転の間に検出信号S1、S2として4サイクルの電圧波形が各々連続して出力される。

0034

また、この時、回転体21が中立位置である0度を基準として左回転すると、この回転に応じて雄ネジ部32Aに螺合した検出体22が上昇し磁気検出素子23Bに接近するため、磁石23Aからの磁力が増加し、磁気検出素子23Bから出力される検出信号S1、S2の大きさも漸次増加する一方、回転体21が右回転すると、検出体22は下降して磁気検出素子23Bから離れるため、磁石23Bからの磁力が低下して、検出信号S1、S2の大きさも漸次低下する。

0035

そして、例えば、回転体21が120度右回転した時点では、図3に示すように、検出信号S1からは電圧3.3Vが、検出信号S2からは電圧2.0Vが各々検出され、これらの電圧値組合せから制御手段29は記憶された電圧値と角度データから+120度であると判断して、回転体21の回転角度を+120度としてデータ出力する。

0036

また、例えば、回転体21が左方向へ1回転をやや超えた−370度回転した時点では、同じく検出信号S1からは電圧1.7Vが、検出信号S2からは電圧3.8Vが検出され、制御手段29はこれらの電圧から回転体21の回転角度を−370度としてデータ出力する。

0037

つまり、回転体21の左右方向への回転に伴い、これに連動した検出体22が回転すると共に、上下方向へ移動するため、回転体21の回転角度に応じて磁気検出素子23Bは磁石23Aの変化する磁気方向と磁力の大きさを検出して、回転角度毎の電圧値の組合せが異なる検出信号S1、S2を制御手段29へ出力し、これらの検出信号S1、S2の電圧値の組合せから、制御手段29が回転体21の例えば左右2回転半の−900度から+900度範囲内の回転角度を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われるように構成されている。

0038

このように本実施の形態によれば、検出体22の内周に雌ネジ部22Cを設けると共に基体30に雄ネジ部32Aを形成した軸支体32を設けて、この雄ネジ部32Aに雌ネジ部22Cを螺合させ、回転体21の回転に連動して検出体22を回転させると共に回転軸方向の上下方向へ移動させ、検出手段からの検出体22の回転及び回転軸方向への移動に伴う検出信号S1、S2によって、制御手段29が回転体21の回転角度を検出するように回転角度検出装置を構成することによって、例えば、検出体22の略中央に磁石23Aを配置すると共に、この磁石23Aに対向して磁気検出素子23Bを配設した一つの検出手段を設けて、回転体21の回転に伴って回転及び回転軸方向へ移動する一つの検出体22による検出信号S1、S2によって、複数回転する回転体21の回転角度が検出できるため、簡易な構成で、部品点数も少なく、製作も容易で安価な回転角度検出装置を実現することができる。

0039

なお、以上の説明では、雄ネジ部32Aが設けられた軸支体32を基体30に一体に形成したものとして説明したが、軸支体32を金属製の別部品として形成し、この軸支体を基体30にビス締めアウトサート成形等により固着しても良い。

0040

本発明による回転角度検出装置は、簡易な構成で、複数回転する回転体の回転角度が検出可能で安価な回転角度検出装置を実現することができ、主に自動車等のステアリングの回転角度検出に有用である。

0041

21回転体
21A、22A平歯車部
21B係合部
22検出体
22B 凹部
22C雌ネジ部
23A磁石
23B磁気検出素子
28配線基板
29 制御手段
30基体
31 支持部
32軸支体
32A雄ネジ部

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