(57)【要約】      （修正有）【課題】ギア等の減速機構を必要とすることなく、バックラッシュによる検出誤差を発生する事のない高精度多回転絶対角検出器を低価格で提供する。【解決手段】多回転する被検出体の周囲に螺旋状導体を配設し、該螺旋状導体の一方を回転しない固定部に固定し、他方を該被検出体に固定し、かかる被検出体の回転に伴って該螺旋状導体が該被検出体の周囲に巻かれる構成とした。該螺旋状導体の巻き数／又は巻き角度が、上記被検出体の回転角に伴って変化することを利用して、該螺旋状導体の成す公知の自己インダクタンスを電気的に測定する事により該被検出体の回転角度を検出する構成とした。【選択図】図３
2006133208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体の回転角に応動して巻き回数又は巻き角度が変化する螺旋状導体と、かかる螺旋状導体のインダクタンスを測定することによって該被検出体の回転角度に関連した電気量を得るように形成して成るインダクタンス検出手段とを具備する回転検出器。
【請求項２】
前記被検出体は強磁性材料より成る中心軸を具備し、該中心軸の周囲に前記螺旋状導体を配設した事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転検出器。
【請求項３】
前記螺旋状導体において、前記インダクタンスを測定する為の測定電流の他に、該測定電流とは関連のない信号伝達用あるいは負荷駆動用の電流又は電圧を重畳せしめた事を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の回転検出器。
【請求項４】
前記螺旋状導体は、前記被検出体の回転角を所定位置に復帰せしめる復帰力を付勢するようなバネ材料である事を特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項記載の回転検出器。
【請求項５】
前記螺旋状導体は、前記被検出体の回転角に応動して巻き回数又は巻き角度が増加する巻き方向となした第１の螺旋状導体と、該回転角に応動して巻き回数又は巻き角度が減少する巻き方向となした第２の螺旋状導体との２つを同軸上に配設する事を特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項記載の回転検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は連続して１回転以上の回転角を成す被検出体における、回転角度の絶対値を検出する回転検出器若しくは回転角度検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】一般に、回転角度の検出手段として公知のインクリメンタル（パルス出力）方式とアブソリュート（絶対位置検出）方式とが知られている。
この場合、該インクリメンタル方式の回転検出器は回転体の絶対位置を検出できない事から、回転速度検出器用途として使用し、アブソリュート方式の回転検出器は回転体の絶対的な回転位置を検出する目的で採用されるのが一般的である。【０００３】ところが、例えば自動車用の操舵角検出手段として用いる場合、被検出体の回転角度の合計は概ね２回転＝７２０度程度になる為、その回転位置検出の目的で上記アブソリュート方式の回転角度検出手段を採用するには以下のような問題があった。【０００４】すなわち図２に示す如く、３６０度の検出範囲を備えるアブソリュート方式の回転検出器の出力値は７２０度（２回転）の領域において異なる回転角位置で同じ値を取り得るのである。
従って、検出器出力の値から操舵角の絶対値を知る事は不可能であった。【０００５】そこで、一回転以上の回転角度の絶対値を検出可能にする従来技術として、図１に示す如く被検出体となる主回転体２の回転角度をギア等の変速手段を用いて伝達し、第一の変速比を具備してなる第一の回転検出器４と、該第一の回転検出器４とは僅かに異なる第二の変速比とせしめた第二の回転検出器１４を配設し、該第一の回転検出器４と該第二の回転検出器１４との出力信号の位相差から、上記主回転体２の多回転における絶対位置を得るように構成したものがある。
【特許文献１】  特開２００４−２７１４２７
【０００６】また、より一般的には多回転する被検出体の回転角全体に渡って、上記３６０度の検出範囲を具備するアブソリュート方式の回転検出器の回転角を３６０度以内とせしめる為に、該被検出体と該回転検出器との間に所望の変速比率を備えたギア、又はプーリー等の減速手段を備える場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】上述の如く、多回転する被検出体の回転角度の絶対値を検出するには、何らかの減速手段が必要であった。
従って、例えば該減速手段をギアによって形成した場合、該ギアのバックラッシュ等による検出誤差を避ける事はできない。【０００８】また、かかるギア等の減速手段の配置によって装置全体の大きさが大きくなると共に、多くの構成部品を必要とする事によるコストアップは避けられない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】そこで本発明の回転検出器は、多回転する被検出体の周囲に螺旋状導体を具備し、該螺旋状導体の一方を回転しない固定部にて固定し、他方を該被検出体に固定して成り、かかる被検出体の回転に伴って該螺旋状導体が該被検出体の周囲に巻かれる構成とした。【００１０】そして、該螺旋状導体の巻き角は、上記被検出体の回転角に伴って変化することを利用して、該螺旋状導体の成す公知の自己インダクタンスを電気的に測定する事によって該被検出体の回転角度を知り得るように構成した。
【発明の効果】
【００１１】以上のようにして本発明の回転検出器は、被検出体の周囲に配設せしめた螺旋状導体によって該被検出体が一回転以上回転する場合の回転角度の絶対値を検出する事が可能であるから、前記ギア等の減速機構を必要とすることなく、よって前記バックラッシュによる検出誤差を発生する事のない高精度多回転絶対角検出器を低価格で提供する事が可能になった。【００１２】また、前記自動車の操舵角検出用途においては、公知のホーンスイッチの信号伝送回路として配設される公知のスリップリング等を、上記螺旋状導体で併用する事が可能であるから、蛇角検出と、電気信号伝送との複数の機能を単一部品にて実現する事が可能になり、従ってかかる機能を必要とする車両の構成部品を特別のコストアップ無く提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１３】以下、本発明における第一の実施例の構成と作用について図３及び図４を用いて説明する。【００１４】図３は本発明の回転検出器を車両の舵角検出器に応用した例を示し、符号１は本発明の回転検出器全体である。また、該回転検出器１はコラムシャフト２とステアリングホイール４と固定部材３との間に装着され、該回転検出器１の内部にバネ鋼等の電気良導体より成り、且つその表面に電気絶縁性材料による被覆を具備する螺旋状導体１０を配置してある。【００１５】該螺旋状導体１０の一端はプリント配線板１１に固定されると共に、該プリント配線板１１は固定部材３に対してネジ止め等によって固定してある。
また、上記螺旋状導体１０の他方の一端は上記コラムシャフト２に固着して該コラムシャフト２と共に回転可能と成したガイド板１２を貫通して固定し、かつ図示しない車両の電気的アース回路と接続してある。【００１６】次に、上記プリント配線板１１の表面には、前記螺旋状導体１０と電気的に接続され、該螺旋状導体１０のインダクタンスの値に対応した電気量（例えば電圧）を発生せしめる公知のインダクタンス検出回路１１０を形成する電子部品１００等を装着して成る。
さらに、上記インダクタンス検出回路１１０は、図４に示す如く電源供給端子１１０ａと検出信号出力端子１１０ｂとを具備し、接続線１１０ｃを介して前記螺旋状導体１０と接続される。【００１７】以上の構成により、上記ステアリングホイール４を回転すると所定方向の回転時に上記螺旋状導体１０の前記コラムシャフト２への巻き回数／又は角度ｎが増加し、逆に該ステアリングホイール４を上記回転方向と反対に回転した場合には該コラムシャフト２への巻き回数／又は角度ｎが減少する。【００１８】ところで前記螺旋状導体１０の自己インダクタンスＬは概ね、
Ｌ＝ｋ＊ｕ＊Ｓ＊ｎ２
Ｌ＝インダクタンス（Ｈ）
ｋ＝係数
ｕ＝真空の透磁率＊コラムシャフト２の比透磁率
Ｓ＝螺旋状導体１０をコイルとした時の平均断面積
ｎ＝螺旋状導体１０をコイルとした時の巻き数
で与えられる事が知られている。【００１９】しかるに前述の通り、コラムシャフト２を回転すると、上記巻き回数ｎが増減するから、それに応じる如く、前記螺旋状導体１０の自己インダクタンスＬは、コラムシャフト２の回転角に対応して変化するのである。【００２０】そして、前記インダクタンス検出回路１１０は前記螺旋状導体１０の自己インダクタンスＬに関連した電気信号を、検出信号出力端子１１０ｂより送出する。【００２１】以上の様にして、本発明の回転検出器は前記減速手段等の特別の構成部品を必要とすることなく、前記コラムシャフト２における１回転以上の回転角度の絶対値を、前記螺旋状導体１０の自己インダクタンスＬの変化として電気的に検出するように構成したから、バックラッシュ等の機械的誤差を生じる事無く、かつ低価格の回転角度検出手段として実現する事ができる。
【実施例２】
【００２２】以下、本発明における第２の実施例の構成と作用について図５を用いて説明する。【００２３】図５の１１０は前記実施例１と同じく、インダクタンス検出回路であり、電源供給端子１１０ａと検出信号出力端子１１０ｂとを具備する。
また、該インダクタンス検出回路１１０の接続線１１０ｃは、コンデンサ１１１を介して前記螺旋状導体１０の一端と接続される。
さらに、該螺旋状導体１０の他端はコンデンサ１１２を介して電気的に接地されると共に、前記ステアリングホイール４に装着して、該ステアリングホイール４と共に回転するホーンスイッチ４０と接続せしめてある。【００２４】なお、該ホーンスイッチ４０は押圧する事によって電気的接点が閉じて、前記螺旋状導体１０の一端を接地する如く作用する。【００２５】インダクタンス検出回路１１０は、図示しない高周波信号を上記螺旋状導体１０に通電して、かかる螺旋状導体１０に流れる電流値を計測する事によって、該螺旋状導体１０のインダクタンス値を測定する構成となっているから、コンデンサ１１１、及びコンデンサ１１２の値を充分に大きく設定すればこれらコンデンサ１１１及びコンデンサ１１２の有無に関わらず、該螺旋状導体１０のインダクタンスを測定する事ができ、従って端子１１０ｂから前記ステアリングホイール４の回転角を出力し得る点については前期実施例１と同様である。【００２６】ところで、図５の端子１１０ｄには図示しない車両のホーン回路が接続してある。そして、かかるホーン回路を電気的に接地する事によって、該ホーン回路に直流電流が流れてホーンを吹鳴するように構成してある。【００２７】しかるに、図５のホーンスイッチ４０を押圧すると該ホーンスイッチ４０と前記螺旋状導体１０とを介して、端子１１０ｄが接地される事になるから上記ホーンが吹鳴される。【００２８】以上のようにして本実施例では、回転検出器１の構成部品である螺旋状導体１０を介して、車両の可動部位（ステアリングホイール）から固定部位に対して電気的信号を伝送する事が可能であるから、従来ホーンスイッチの信号伝送のために設けた公知のスリップリング等が不要となるという利点を併せ持つのである。【００２９】なお、本実施例における可動部位、すなわちステアリングホイールへの配設物はホーンスイッチとしたが、かかる配設物としてはステアリングホイール上に配した公知のエアバック用インフレータ、オーディオコントロールスイッチ、オートクルーズ制御スイッチ等が考慮されるべきである事は言うまでも無い。
【実施例３】
【００３０】以下、本発明における第３の実施例の構成と作用について図６及び図７を用いて説明する。【００３１】一般に、コイルの作る自己インダクタンス値は、該コイルの磁心となる強磁性材料の比透磁率によって変化する事が知られている。
従って、本発明の実施例１における螺旋状導体１０の自己インダクタンスも例外では無く、磁心となるコラムシャフト２の比透磁率に連動して変動する。また、該コラムシャフト２の比透磁率は材料の組成による個体差、或いは温度変化によっても影響を受ける為、厳密な意味では正確な回転検出が出来ないといった問題が考えられる。【００３２】上記点に鑑み、本発明の回転検出器の実施例３は磁心材料の磁気特性の影響を受ける事無く高精度の回転検出器を提供する事を目的として考案されたものである。【００３３】図６に示す本実施例３の１ａは前記実施例１と同様の回転検出器であり、特に回転検出器１ａの内部螺旋状導体１０ａはコラムシャフト２の所定回転方向において巻き回数／又は角度ｎが増加するような巻き方向に配置してあり、さらに回転検出器１ａの近傍に、該コラムシャフト２と同軸にして回転検出器１ｂを配設してある。ここで、回転検出器１ｂの内部螺旋状導体１０ｂの巻き方向は、上記回転検出器１ａとは逆に、該コラムシャフト２の上記回転方向において巻き回数／又は角度ｎが減少するようにしてある。【００３４】次に、上記螺旋状導体１０ａと螺旋状導体１０ｂとは、図７に示す如く、公知の差動コイルとしてインダクタンス検出回路１１０に接続してある。【００３５】しかるに、コラムシャフト２を所定方向に回転すると螺旋状導体１０ａの自己インダクタンスＬ１と螺旋状導体１０ｂの自己インダクタンスＬ２とは反対方向に増減し、インダクタンス検出回路１１０によってＬ１とＬ２の比を計測する事によって、前記コラムシャフト２の透磁率の値に影響されず、該螺旋状導体１０ａと螺旋状導体１０ｂとの巻き回数比のみに対応した検出信号が、端子１１０ｂより送出される事になる。
以上によって、前記コラムシャフト２の回転角度を連続的にかつ高精度に検出することが可能になる。
【実施例４】
【００３６】以下、本発明における第４の実施例の構成と作用について図８を用いて説明する。【００３７】図８において１は前記実施例１と同様の、本発明の回転検出器を示す。
ここで、本実施例４は車両のシートベルト巻取り装置に応用した例であり、近年の高機能エアバックシステムで採用される、公知のシートベルト引出し量測定による人体の体格検出用途に採用して好適な、該シートベルトの引き出し量検出手段としての回転検出器を提供するものである。【００３８】ここで用いる螺旋状導体１０は、特に上記シートベルトの巻き取りトルクを付勢するバネとしての復帰力を兼ね備える目的で、比較的強度の高い材料で形成して成る事を特徴とする。【００３９】次に回転可能に配置したシャフト２の端部にはプーリー６０と、該プーリー６０に巻かれたベルト５０が装着される。【００４０】このようにして、螺旋状導体１０はプーリー６０の回転位置、すなわちベルト５０の引き出し量に応じてシャフト２への巻き数が変化するから前記実施例１と同様に該ベルト５０の引き出し量に応じた自己インダクタンス値となる。
そして、前記実施例１と同様に図示しないインダクタンス検出回路によって所望の電気量に変換される。【００４１】また同時に螺旋状導体１０はプーリー６０を所定回転方向に付勢する巻き取りバネとしても機能し、上記ベルト６０を格納方向へ巻き取るための回転トルクを発生する。【００４２】以上の如く、本実施例の回転検出器は回転位置の絶対値を検出する螺旋状導体に、機械的回転復帰トルクの付勢機能を兼ね合わせる事を特徴とし、すなわち回転付勢用の螺旋状復帰バネを具備してなる対象においては、特別の付加部材を使用する事なく、該復帰バネを回転せしめる回転軸の絶対回転位置を検出可能であることを示した例である。
【図面の簡単な説明】図１  従来技術の説明図
図２  従来技術を必要とする理由となる背景技術の説明図
図３  本発明の回転検出器の実施例１
図４  本発明の回転検出器の実施例１における電気的接続図
図５  本発明の回転検出器の実施例２における電気的接続図
図６  本発明の回転検出器の実施例３
図７  本発明の回転検出器の実施例３における電気的接続図
図８  本発明の回転検出器の実施例４
【符号の説明】
１        本発明の回転検出器全体
１ａ      本発明の回転検出器全体
１ｂ      本発明の回転検出器全体
２        コラムシャフト
３        固定部材
４        ステアリングホイール
１０      螺旋状導体
１０ａ    螺旋状導体
１０ｂ    螺旋状導体
１１      プリント配線板
１２      ガイド板
４０      ホーンスイッチ
５０      ベルト
６０      プーリー
１００    電子部品
１１０    インダクタンス検出回路
１１０ａ  電源供給端子
１１０ｂ  信号出力端子
１１０ｃ  インダクタンス検出回路と螺旋状導体の接続端子
１１１〜１１２  コンデンサ
【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】
2006133208.tif 000009
【図８】
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