(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に対して直列接続される複数の電圧分割用の抵抗器，これらによって生成される複数のレベルの電圧のそれぞれが印加される、それぞれが各抵抗器に対応付けられた複数の分離導体，スイッチ作用子、および、該スイッチ作用子によって分離導体に電気的に接続される共通導体を備え、前記複数の分離導体とスイッチ作用子の少くとも一方が他方に対して相対的に移動する位置検出器において、
前記複数の抵抗器の直列回路における一単位の抵抗器の電圧降下より大きい電位差を、並び順で隣り合う分離導体間の少なくとも１つで発生するように、前記直列回路における抵抗器の並び順とは異った並び順で、各抵抗器対応の分離導体を平面上に互いに交差することなく配列したことを特徴とする位置検出器。
【請求項２】
円周方向に配列された複数個の抵抗器；
円周方向で隣り合う抵抗器を接続した抵抗接続用の導体および端位置の抵抗器に接続した導体を含むｍ個の導体群；
前記抵抗器よりも円周の中心側に近い内側領域にあって周方向に分布し、それぞれが前記導体群のｎ個の導体のそれぞれに電気的に連続であって、３６０°未満の角度範囲α°内に、周方向には隣り合う関係に分布する、接触電極用の第１組のｎ個の導体、ｍ＞ｎ；
前記ｍ個の導体群の中の、前記ｎ個の導体を除く、少くとも１個の導体に、前記ｍ個の導体群に交差することなく前記抵抗器が配列された円周の外方側に分布する迂回導体を介して電気的に連続であって、β°≦３６０°−α°なるβ°の角度範囲内に、第１組の導体とは周方向には隣り合う関係に分布する、接触電極用の第２組の導体；
少くともα°＋β°の角度範囲に分布する共通電極用の導体；および、
前記円周の中心を中心とする回転において、前記共通電極用の導体には常時接触し、接触電極用の第１組および第２組の導体には、それそれぞれが存在する角度範囲の間のみ接触するブリッジ導体；
を備える回転角検出用の位置検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抵抗分圧回路によって分圧された数レベルの電圧が印加される、円弧配列又は直線配列の複数の分離導体，スイッチ作用子、および、該スイッチ作用子によって分離導体に電気的に接続される共通導体を備え、分離導体群とスイッチ作用子の一方が他方に対して相対的に回転又は直線移動する位置検出器に関し、特に、これに限定する意図ではないが、回転軸の回転角が１回転３６０°の範囲内のどの角度領域にあるかを検出しこれを表わす電気信号を発生する回転角検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸を中心とする円周方向の回転角領域区分に対応させて分離導体を周方向に分布させ、分離導体には、抵抗分圧により得られる数種のレベルの電圧のそれぞれを印加し、所要角度範囲全体に及ぶ共通導体と分離導体との間を、回転軸に結合したスライダ導体で接続する回転角検出器では、分離導体に、その周方向配列順に１ステップｄＶづつ高い電圧が印加される。
【０００３】
この種の回転角検出器の分離導体の配列を円周方向から直線方向に展開した概要を図８に示す。分離導体Ｐ１〜Ｐ６は角度領域Ａ１〜Ａ７対応で分布し、円周分布の場合、上端の分離導体Ｐ４の上端が、下端の分離導体Ｐ６の下端からギャップＧａを置いた位置に位置し、Ｐ１〜Ｐ６およびＧａの長さの和が、３６０°に対応する。共通導体Ｐ７は実際にはリング状に分布する。回転軸に結合したスライダ導体１３８が常時共通導体Ｐ７に接触し、分離導体Ｐ１〜Ｐ６には択一的に接触する。リ−ド導体Ｌ１７に直流５Ｖ（正電圧）を印加し、角度信号リ−ド導体Ｌ１８を抵抗器Ｒ１０を介して接地（電源の負極に接続）し、次のように分離導体および共通導体Ｐ７に電圧が加わるようにしている：
スライダ導体１３８        分離導体および
の位置                    共通導体Ｐ７の電圧
分離導体Ｐ４      ５Ｖ×R16/(R16+R10)＝４Ｖ
分離導体Ｐ３      ５Ｖ×(R16+R15)/(R16+R15+R10)＝３．４Ｖ
分離導体Ｐ２      ５Ｖ×(R16+R15+R14)/(R16+R15+R14+R10)＝２．８Ｖ
・                           ・
・                           ・
・                           ・
分離導体Ｐ６      ５Ｖ×(R16+・・・+R11)/(R16+・・・R11+R10)＝１Ｖ
ギャップＧａ      （共通導体Ｐ７が電源とは非接続）          ０Ｖ
以上の、スライダ導体１３８の位置と共通導体Ｐ７に加わる電圧（角度検出信号）の関係を、図９に示す。この例は、分離電極Ｐ１が基準領域（ホ−ムポジション領域Ａ１）であり、該基準領域Ａ１より正転側にＰ２〜Ｐ４の３領域Ａ２〜Ａ４を、基準領域Ａ１より逆転側にＰ５，Ｐ６の２領域Ａ５，Ａ６を定めたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
検出する回転角の領域区分数が多い場合、隣り合う領域間の出力差ｄＶが小さくなるため、電源電圧の変動やノイズ，構成部品のバラツキなどにより発生する出力電圧変化を誤って異なる回転角と誤判定してしまう可能性がある。電源を遮断した後再投入するとき、回転角検出信号から直ちに、確実に回転角を把握するのが難しく、例えば図９に示す例では、領域Ａ７（図８のギャップＧａ）の位置（初期化位置）までスイッチ作用子を回転させ、そこから回転角検出信号の変化を監視して領域間遷移を認知し、現領域情報をメモリに保持して、現領域情報と回転角検出信号の変化から遷移先領域を判断するなどの、追跡処理を行なうが、隣り合う領域間電圧差ｄＶが小さいと、電源電圧変動を領域間遷移と誤認する可能性が高い。
【０００５】
本発明は、隣り合う領域間での位置検出信号の電圧差が高い位置検出器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）電源(5V/GND)に対して直列接続される複数の電圧分割用の抵抗器(R1〜R6)，これらによって生成される複数のレベルの電圧のそれぞれが印加される、それぞれが各抵抗器に対応付けられた複数の分離導体(E1〜E6)，スイッチ作用子(38)、および、該スイッチ作用子(38)によって分離導体(E1〜E6)に電気的に接続される共通導体(E7)を備え、前記複数の分離導体(E1〜E6)とスイッチ作用子(38)の少くとも一方が他方に対して相対的に移動する位置検出器において、
前記複数の抵抗器(R1〜R6)の直列回路における一単位の抵抗器の電圧降下より大きい電位差を、並び順で隣り合う分離導体間の少なくとも１つで発生するように、前記直列回路における抵抗器の並び順(R1/R2/R3/R4/R5/R6)とは異った並び順(E6:R5/ E5:R3/ E1:R1/ E2:R2/ E3:R4/ E4/R6)で、各抵抗器対応の分離導体(E1〜E6)を平面上に互いに交差することなく配列したことを特徴とする位置検出器。
理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、参考までに付記した。
（２）円周方向に配列された複数個の抵抗器(R1〜R6)；
円周方向で隣り合う抵抗器を接続した抵抗接続用の導体(L2〜L6)および端位置の抵抗器に接続した導体(L1,L7)を含むｍ個の導体群(L1〜L7)；
前記抵抗器よりも円周の中心(Oz)側に近い内側領域にあって周方向に分布し、それぞれが前記導体群(L1〜L7)のｎ個の導体(L1,L2,L4,L6)のそれぞれに電気的に連続であって、３６０°未満の角度範囲α°内に、周方向には隣り合う関係に分布する、接触電極用の第１組のｎ個の導体(E1,E2,E3,E4)、ｍ＞ｎ；
前記ｍ個の導体群(L1〜L7)の中の、前記ｎ個の導体(L1,L2,L4,L6)を除く、少くとも１個の導体(L3,L5)に、前記ｍ個の導体群(L1〜L7)に交差することなく前記抵抗器が配列された円周の外方側に分布する迂回導体(L32,L52)を介して電気的に連続であって、β°≦３６０°−α°なるβ°の角度範囲内に、第１組の導体(E1,E2,E3,E4)とは周方向には隣り合う関係に分布する、接触電極用の第２組の導体(E5,E6)；
少くともα°＋β°の角度範囲に分布する共通電極用の導体(E7)；および、
前記円周の中心(Oz)を中心とする回転において、前記共通電極用の導体(E7)には常時接触し、接触電極用の第１組および第２組の導体(E1〜E6)のそれぞれには、それそれぞれが存在する角度範囲の間のみ接触するブリッジ導体(38)；
を備える回転角検出用の位置検出器。
【０００７】
上記（１）又は（２）によれば、隣り合う分離導体（Ｅ１〜Ｅ６）間の電圧差が、一単位の抵抗器の電圧降下分よりも大きく、ノイズや電源電圧の変動、抵抗や組付けのバラツキによる出力電圧の変動に対して余裕を持たせる事ができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（３）本発明の後述の好ましい実施例では、基準位置の分離導体（Ｅ１）を基点に、分離導体に対するスイッチ作用子（３８）の相対移動方向の正側の分離導体（Ｅ２〜Ｅ４）と逆側の分離導体（Ｅ５，Ｅ６）に、抵抗直列回路（Ｒ１〜Ｒ６）における抵抗器の並び順対応のレベル分布の電圧を、交互に振り分けた。
【０００９】
基準位置（Ｅ１）から正転側と逆転側とで分割した電圧値（抵抗）を大きい方から順番に交互に振り分ける事により、隣り合う分離導体間の電圧出力差を大きく設定でき、ノイズや電源電圧の変動，抵抗や組付けのバラツキによるスイッチ出力電圧の変動に対して余裕を持たせる事ができる。
【００１０】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００１１】
【実施例】
図１に本発明の一実施例を示す。図１の（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。センサベ−ス１０には電極盤２０が収容固定され、またスライド盤３０が装着されている。
【００１２】
図２に、センサベ−ス１０のみを示す。センサベ−ス１０は略周壁付の円盤であり、中心位置に、図示しない回転軸を受入れるスリ−ブ１２があり、その外側の底面には、電極盤２０を受入れるためのド−ナッツ板相当の空間１５があり、該空間１５の周面の位置に、９０度ピッチで、ラッチ１６〜１９が立っている。
図３に、電極盤２０を示す。電極盤２０のベ−ス２１は、周壁２３付のド−ナッツ円盤であり、中心にはセンサベ−ス１０のスリ−ブ１２を受入れる開口２２がある。ベ−ス２１に刻まれた溝に、薄金属板製（導電体）の帯板Ｌ１〜Ｌ８がはめ込まれ接着剤にて接合されている。
【００１３】
帯板Ｌ１〜Ｌ６は、円弧状の分離電極Ｅ１〜Ｅ６の部分を含み、各分離電極Ｅ１〜Ｅ６は、角度領域Ａ１〜Ａ６に分布する。この実施例では、図５に示すように、分離電極Ｅ１が存在する領域Ａ１を初期領域と定めて、分離電極Ｅ２〜Ｅ６が存在する領域Ａ２〜Ａ６を、第１〜第５作動領域と定め、分離電極が存在しない角度領域Ａ７を、第６作動領域と定めている。
【００１４】
帯板Ｌ１〜Ｌ７の、Ｌ１／Ｌ２間は抵抗器Ｒ１で接続され、
Ｌ２／Ｌ３間は抵抗器Ｒ２で接続され、
Ｌ３／Ｌ４間は抵抗器Ｒ３で接続され、
Ｌ４／Ｌ５間は抵抗器Ｒ４で接続され、
Ｌ５／Ｌ６間は抵抗器Ｒ５で接続され、
Ｌ６／Ｌ７間は抵抗器Ｒ６で接続されている。
【００１５】
帯板Ｌ８は、最内周のリング状の共通導体Ｅ７の部分を含む。帯板Ｌ３の分離電極Ｅ５を、初期領域Ａ１を規定する分離電極Ｅ１に隣接しそれより逆転側に配置するため、帯板Ｌ３は、電極Ｅ５と抵抗接続部（Ｒ２，Ｒ３）との間を、径方向に延びるリ−ド部Ｌ３１，抵抗器配列周の外側を迂回する周方向に延びるリ−ド部Ｌ３２、および、径方向に延びるリ−ド部Ｌ３３を有する長い、迂回リ−ドを含むものとなっている。同様に、帯板Ｌ５の分離電極Ｅ６を、分離電極Ｅ５に隣接しそれより逆転側に配置するため、帯板Ｌ５は、電極Ｅ６と抵抗接続部（Ｒ４，Ｒ５）との間を、径方向に延びるリ−ド部Ｌ５１，抵抗器配列周の外側を迂回する周方向に延びるリ−ド部Ｌ５２、および、径方向に延びるリ−ド部Ｌ５３を有する長い、迂回リ−ドを含むものとなっている。
【００１６】
図４に、スライド盤３０を示す。このスライド盤３０は、電極盤２０のカバ−に略相当し、中心に、図示しない回転軸を通す開口３１、および、回転軸の溝にはまる係合子３２，３３を有する。スライド盤３０には、センサベ−ス１０のスリ−ブ１２を受入れるスリ−ブ３５があり、外周には、センサベ−ス１０のラッチ１６〜１９と係合するためのリング状の段付壁３４がある。
【００１７】
スライド盤３０の上壁の一部は下って内突起３６となっており、これにスイッチ作用子であるスライダ導体３８が固定されている。スライダ導体３８は、ブリッジ導体３８ｄおよびそれより３脚に分岐したばね分岐、各分岐の先端に固着されたコンタクタ３８ａ〜３８ｃを含む。
【００１８】
図２に示すセンサベ−ス１０の内空間１５に図３に示す電極盤２０を収容し、その上にスライド盤３０を載せて、スライド盤３０の段付壁３４を、ラッチ１６〜１９の頭部の係止爪の下に押し込むことにより、図１に示す角度センサ１が組上がる。スライダ導体３８のコンタクタ３８ａ〜３８ｃは、それが基準領域Ａ１にあるときには、共通導体Ｅ７にコンタクタ３８ｃが接触し基準分離導体Ｅ１にコンタクタ３８ａが接触するので、スライダ導体３８は、Ｅ１／Ｅ７間を接（電気接続）としている。スライダ導体３８が領域Ａ２に移ると、共通導体Ｅ７にコンタクタ３８ｃが接触しているが、基準分離導体Ｅ１からコンタクタ３８ａが離れて、代りに、分離導体にコンタクタ３８ｂが接触するので、スライダ導体３８は、Ｅ２／Ｅ７間を接とする。
【００１９】
図６に、図１に示す角度センサ１の、円周分布の分離電極を、直線分布に簡略化して示す。図７には、図６に示すように帯板Ｌ７に５Ｖを印加し、帯板Ｌ８は１００Ωの抵抗器Ｒ０を介して機器ア−スＧＮＤに接地し、しかも抵抗器Ｒ１〜Ｒ６の値を図６に示すものとしたときの、スライダ導体３８の位置Ａ１〜Ａ７対応の、帯板ｌ８の電圧（角度信号電圧）を示す。
【００２０】
以上に説明した本発明の一実施例の角度センサ１は、基準領域Ａ１から正転側Ａ２〜Ａ４と逆転側Ａ５，Ａ６とで、抵抗によって分割した電圧を、低い方から順番に交互に振り分ける事により、隣り合う領域間の電圧出力差が大きく設定でき、ノイズや電源電圧の変動，抵抗や組付けのバラツキによるスイッチ出力電圧の変動に対して余裕を持たせる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。
【図２】図１に示すセンサベ−ス１０を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。
【図３】図１に示す電極盤２０を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。
【図４】図１に示すスライド盤３０を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。
【図５】図１に示す実施例の、スライダ導体３８の回転位置区分Ａ１〜Ａ７と、スライド盤３０が結合される回転軸の回転角に割付けられた作動領域名称との対応を示す平面図である。
【図６】図１に示す角度センサ１を、回転角検出用の分離電極の円周分布を、直線上位置検出用の直線分布の形に簡略化して示すブロック図である。
【図７】図６に示す角度信号の電圧変化を示すグラフである。
【図８】従来の回転角度センサを、回転角検出用の分離電極の円周分布を、直線上位置検出用の直線分布の形に簡略化して示すブロック図である。
【図９】図８に示す角度信号の電圧変化を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ１〜Ａ７：角度領域
Ｌ１〜Ｌ８：帯板
Ｅ１〜Ｅ６，Ｐ１〜Ｐ６：分離電極
Ｒ０〜Ｒ６，Ｒ１０〜Ｒ１６：抵抗器
１０：センサベ−ス
２０：電極盤
３０：スライド盤
３８，１３８：スライダ導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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