(57)【要約】ハンドルの角位置を決定するための位置検出器。ハンドルの軸が検出器のコードディスクと旋回リングに連結され、ハンドルを回転させるとき、コードディスクと旋回リングも回転する。コードディスクは、その円周周りに、一連の切抜き穴またはビットを有する平坦な円形ディスクである。発光ダイオードが、切抜き穴を通して光を照射し、かつコードディスクの角位置を決定する光検出器によって読み取られる。旋回リングは、コードディスクの外面上に取り付けられて内転サイクロイド円を描いて回転し、コードディスクの1回転ごとに、旋回リングはより小さい角度にわたって回転する。旋回リングは、コードディスクの回転数を決定するために一連のホール検出器の上方に配置されている。
2005517944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブと、
前記ハブに付着されたコードディスクと、
前記ハブおよび前記コードディスクを収容するためのハウジングと、を備え、
前記コードディスクは、その円周周りに配置された標識を含み、前記標識は、前記円周の所定部分にわたって特有のパターンを形成し、前記特有のパターンは特有の回転位置を識別することを特徴とする回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項２】
光検出器を有するPC基板と、
前記標識を通過して光を前記光検出器上に照射する光源とをさらに備え、前記光検出器が、明るい画像と暗い画像を読み取って前記コードディスクの前記回転位置を識別することを特徴とする請求項1に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項３】
前記コードディスクが金属材料から形成され、その円周周りの前記標識が切抜き穴から形成されていることを特徴とする請求項2に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項４】
前記PC基板がメインパネルおよび検出器パネルを有し、マイクロプロセッサが前記メインパネル上に位置し、前記光検出器が前記検出器パネル上に位置することを特徴とする請求項2に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項５】
前記標識が、前記特有のパターンを形成する等しくサイズ決めされたビットを含み、
さらに前記光検出器が、それが同時にいくつかの回転位置を読み取ることができるように、前記特有の回転位置を識別するのに必要な数のビットよりも多く読み取ることを特徴とする請求項2に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項６】
前記光検出器が電荷結合素子であることを特徴とする請求項2に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項７】
前記光検出器が、タイミングを合わせた間隔で、前記コードディスクを読み取り、さらに前記光源が、前記光検出器の読取りと同時に閃光を発するようにタイミングが取られていることを特徴とする請求項2に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項８】
前記PC基板が、前記コードディスクの回転数を決定するために複数の検出器を含むことを特徴とする請求項2に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項９】
前記複数の検出器がホール検出器であることを特徴とする請求項8に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項１０】
前記コードディスクのそれぞれの回転が、前記コードディスクのより正確な回転計数を提供するために、前記ホール検出器によって提供される1つの信号の組合せよりも多い組合せを有することを特徴とする請求項9に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項１１】
前記標識が、前記特有のパターンを形成する等しくサイズ決めされたビットを含み、
さらにそれぞれのビットが複数の画素を含み、前記複数の画素は、前記光検出器がそれぞれのビットを余分に標本化して、それをより確実に識別できるように、それぞれのビットを画定するのに必要な画素数よりも多いことを特徴とする請求項2に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項１２】
旋回リングと、
複数の検出器と、をさらに備え、
前記旋回リングは、前記コードディスクの回転数を決定するために、複数の検出器と協働することを特徴とする請求項1に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項１３】
前記旋回リングが、前記位置検出器の前記ハウジング上の歯と噛み合う歯を有することを特徴とする請求項12に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項１４】
前記旋回リングが、その円周上に、前記複数の検出器の上方を移動して前記コードディスクの回転数に応じて特定の検出器を励起する磁石を有することを特徴とする請求項12に記載の回転する物体の回転位置を検出するための回転位置検出器。
【請求項１５】
ハウジングであって、第1棚部および第2棚部を有する概ね円形のディスクを含むハブと、前記ハブの前記第1棚部上に固着された概ね円形のディスクを含むコードディスクと、前記コードディスク上にあって、前記ハウジング上の歯と噛み合う歯を有する旋回リングと、を含むハウジングを備えることを特徴とする回転位置検出器。
【請求項１６】
前記コードディスクの回転位置を読み取る光検出器と、前記コードディスクが何回の回転を経ているかを決定する複数の検出器と、を含むPC基板をさらに備えることを特徴とする請求項15に記載の回転位置検出器。
【請求項１７】
前記コードディスクが、その円周回りに配置され、前記円周の所定の部分にわたって特有のパターンを形成する標識を含み、前記特有のパターンが特定の回転位置を識別し、さらに前記光検出器が、前記コードディスクの前記特有の回転位置を識別するために前記標識を読み取ることを特徴とする請求項16に記載の回転位置検出器。
【請求項１８】
前記コードディスク中の前記標識を通して光を前記光検出器上に照射する光源をさらに備えることを特徴とする請求項17に記載の回転位置検出器。
【請求項１９】
前記標識が、前記コードディスク中の切抜き穴から形成されていることを特徴とする請求項18に記載の回転位置検出器。
【請求項２０】
前記標識が、前記特有のパターンを形成する等しくサイズ決めされたビットを含み、それぞれのビットが複数の画素を含み、前記複数の画素は、前記光検出器がそれぞれのビットを余分に標本化して、それをより確実に識別できるように、それぞれのビットを画定するのに必要な画素数よりも多いことを特徴とする請求項17に記載の回転位置検出器。
【請求項２１】
前記旋回リングが、その円周上に、前記複数の検出器の上方を移動して前記コードディスクの回転数に応じて特定の検出器を励起する磁石を有することを特徴とする請求項16に記載の回転位置検出器。
【請求項２２】
前記第2棚部が、前記ハウジング内の前記歯の回りに内転サイクロイド経路をたどって、前記旋回リングを回転駆動することを特徴とする請求項21に記載の回転位置検出器。
【請求項２３】
前記ハウジングがカバーおよび基部を含み、
さらに前記ハウジング内の前記歯が前記カバー上にあることを特徴とする請求項22に記載の回転位置検出器。
【請求項２４】
前記ハウジングがカバーおよび基部を含み、
さらに前記ハウジング内の前記歯が前記基部上にあることを特徴とする請求項22に記載の回転位置検出器。
【請求項２５】
ハウジング、ハブ、コードディスク、旋回リング、およびPC基板を備え、
前記ハウジングが、その内部に前記ハブ、前記コードディスク、前記旋回リング、および前記PC基板を収容し、
前記コードディスクが、前記ハブに固着され、かつその円周回りに配置された標識を含み、前記標識が、前記円周の所定の部分にわたって特有のパターンを形成し、前記特有のパターンが、特定の回転位置を識別することを特徴とするハンドルの回転位置を検出するための位置検出器。
【請求項２６】
前記旋回リングが前記ハブ上に配置され、前記旋回リングが、その内径上に、前記位置検出器の前記ハウジング上の歯と噛み合う歯を有することを特徴とする請求項25に記載のハンドルの回転位置を検出するための位置検出器。
【請求項２７】
前記PC基板が、光検出器および複数の検出器を含み、前記標識が、前記特有のパターンを形成する等しくサイズ決めされたビットを含み、前記光検出器が、前記コードディスクの回転位置を決定するために前記コードディスクのビット系列を読み取り、かつ前記複数の検出器が、前記コードディスクが360度よりも多く回転しているかどうかを決定するために、前記旋回リング上の磁石に応答することを特徴とする請求項26に記載のハンドルの回転位置を決定するための位置検出器。
【請求項２８】
前記PC基板が、様々な形状に構成できる柔軟なリボンケーブルから形成されることを特徴とする請求項27に記載のハンドルの回転位置を検出するための位置検出器。
【請求項２９】
前記PC基板に付着された発光ダイオード(LED)をさらに含み、前記LEDは、前記コードディスクの前記標識を通して光を前記光検出器上に照射することを特徴とする請求項27に記載のハンドルの回転位置を決定するための位置検出器。
【請求項３０】
前記光検出器が、タイミングを合わせた間隔で、前記コードディスクを連続的に読み取り、さらに前記LEDが、前記光検出器の読取りと同時に閃光を発するようにタイミングが取られていることを特徴とする請求項29に記載のハンドルの回転位置を決定するための位置検出器。
【請求項３１】
前記光検出器が、それがいくつかの連続的な回転位置を同時に読取り可能であり、それらが系列を形成することを確認することによって前記読取りの正確度を確保するように、所定のビット数よりも多く読み取ることを特徴とする請求項27に記載のハンドルの回転位置を決定するための位置検出器。
【請求項３２】
前記標識が切抜き穴から形成されることを特徴とする請求項25に記載のハンドルの回転位置を決定するための位置検出器。
【請求項３３】
前記標識が、前記特有のパターンを形成する等しくサイズ決めされたビットを含み、
さらにそれぞれのビットが複数の画素を含み、前記複数の画素が、前記光検出器がそれぞれのビットを余分に標本化して、それをより確実に識別できるように、それぞれのビットを画定するのに必要な画素数よりも多いことを特徴とする請求項32に記載のハンドルの回転位置を決定するための位置検出器。
【請求項３４】
ハブ、コードディスク、および旋回リングを保持するハウジングを備え、前記コードディスクが、前記ハブに固着されてそれと同じ回転軸を有し、さらにその回転位置を識別するためにその上に標識を含み、
前記旋回リングが、前記ハブの周りに配置され、かつそれに対して回転自在であり、前記旋回リングが、前記ハブの回転軸とは異なる回転軸を有し、前記旋回リングが、前記コードディスクが1回転を経たかどうかを示し、
さらに前記旋回リングと前記ハブの回転速度が異なることを特徴とする回転位置検出器。
【請求項３５】
前記旋回リングが、前記ハブが前記ハウジングに対して回転するとき、前記旋回リングの回転速度が前記ハブよりも遅いように、前記ハウジング上の歯と噛み合う歯を有することを特徴とする請求項34に記載の回転位置検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力舵取装置機構のための電気機械式の位置検出器に関する。この検出器は、コードディスクと旋回リングを使用して、動力舵取装置機構の回転の方向、回転の加速、および絶対角位置を知らせる。この情報を使って、最適な乗り心地および安全性能を提供するために、自動車における、その懸架装置のような他の装置を調整する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的な動力舵取装置機構は、そのエネルギーを供給するために油圧装置を使用する。残念ながら、油圧装置は、適切に機能させるためには常に動力を供給しなければならず、自動車の動力システムを消耗させ、さらにその燃料効率を低下させる。しかも、油圧舵取装置システムは、一般に孤立しており、ハンドルの位置情報を自動車の他のシステムに供給することがない。
【０００３】
ハンドルの位置情報を使用して自動車の縣架装置を調整し、滑らかな乗り心地を与えるために、旋回、加速、および減速による車体の縦揺れおよび偏揺れを補償すると共に、自動車の緩衝装置を制御することができる。このような機能を果たすためには、予測的な応答のために制御器に先行入力を供給するハンドル位置検出器が必要である。現在利用可能な検出器は、それらの分解能、精度、応答時間、耐久性を含めて、いくつかの欠点を有する。また、これらの大きなサイズと高い製造費用によって、これらを今日の自動車において使用することが制約されている。最近、これらの制約の克服を試みるいくつかの発明がなされた。
【０００４】
Adermoに対する米国特許（特許文献1,2参照）が、絶対的な位置測定を行う容量性測定装置を論じる。これらの特許は、送信機電極と受信機電極の大型で連続的なアレイを画定するが、これらから、移動量と励起基本波の両方に対する関係の比率が、移動位置に対する信号を供給する。これらの特許に開示されたシステムは、動きが生じると、一連の固定点を読み取る。これらの点の選択グループから、測定のためにいくつかの異なる波長が受け取られる。次いで、読取り位置を決定するために受信信号が解読される。解読電子素子はかなり複雑であり、かなりの数の論理および増幅器素子ばかりでなく、マイクロプロセッサも必要である。
【０００５】
Howbrookに対する米国特許（特許文献3参照）が、コイルアレイと、これらに適用される異なる位相変化を使用する位置検出器を開示する。位置に依存するこれらの固定点および画定点の1つまたは複数の点から信号を受け取り、かつこれらの受信信号から位置を分解するピックアップが存在する。検出器コイルは、誘導段階測定システムのために使用される。
【０００６】
Whiteらに対する米国特許（特許文献4参照）、McCurleyらに対する米国特許（特許文献5参照）、Konishiに対する米国特許（特許文献6参照）、Gerlachに対する米国特許（特許文献7参照）、Ingrahamに対する米国特許（特許文献8参照）、およびPadulaに対する米国特許（特許文献9参照）が、それによって検出が行われる変動特性として、磁束およびその結合を使用して、非接触式の位置検出器を提供するために、1つまたは複数の磁石、ならびに1つまたは複数のホール素子検出器を使用する線形測定システムを開示する。これらの特許も同様に、この技術を使用する回転検出器を説明する。
【０００７】
Cripeに対する米国特許（特許文献10参照）が、回転位置のアナログ出力表示を生成するために、方形信号が位置によって結合され、基準信号と比較すべき位相変化を引き起こす容量性回転位置検出器を開示する。
【特許文献１】米国特許第4,420,754号
【特許文献２】米国特許第4,879,508号
【特許文献３】米国特許第4,697,144号
【特許文献４】米国特許第5,955,881号
【特許文献５】米国特許第6,057,682号
【特許文献６】米国特許第5,198,763号
【特許文献７】米国特許第5,142,225号
【特許文献８】米国特許第5,789,915号
【特許文献９】米国特許第5,365,791号
【特許文献１０】米国特許第6,118,283号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ハンドルの回転位置を決定するための位置検出器に関する。この位置検出器は、基部およびカバーを有するハウジング内部に収容されている、ハンドルの軸に装着された円形ハブと、コードディスクと、旋回リングとを含む。コードディスクは、その回転がハブの回転と同一であるようにハブに固着されている。旋回リングは、同様にハブの上に配置されているが、ハブとは別個に自由に回転する。
【０００９】
コードディスクは、平坦な円形ディスクであって、その円周回りに一連の切抜き穴を有し、所定の数の切抜き穴が位置を識別する。切抜き穴は、コードディスク回りのそれぞれの位置が、切抜き穴の特有の配置によって識別されるように配置されている。発光ダイオードが、切抜き穴を通して光を照射し、コードディスクの回転位置を決定するために光検出器によって読み取られる。
【００１０】
旋回リングは、その外周上に、PC基板上のホール検出器を励起する磁石を有する。ハブが回転すると、それは旋回リング上の歯を強制的にカバー上の歯と噛み合わせ、ハブの周りに内転サイクロイド経路をたどって、旋回リングを強制的に回転させる。ハブが1回転する度に、旋回リングは、1回転の何分の一かにわたってのみ回転する。したがって、どのホール検出器が磁石によって励起されるかに応じて、PC基板は、ハブの回転方向と回転数を決定することができる。コードディスクと旋回リングからの情報はマイクロチップに伝送され、次いで、マイクロチップはハンドルの絶対的な回転位置を決定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ここで、全体を通じて同一の要素に同一の符号が付けられている、いくつかの図を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１２】
図1は、組み立てられた位置検出器100を示す斜視図である。図1Aは、本発明の第1の好ましい実施形態の位置検出器100を示す分解組立図であり、それぞれの構成要素が別々に示されている。位置検出器100のハウジングは、内部に様々な構成要素を収納する基部102とカバー104を有する。便宜上かつ分かりやすくするために、カバー104に向かう方向を「上部」または「上」方向と呼び、基部102に向かう方向を「底部」または「下」方向と呼ぶ。このような用語の使用は、本発明の範囲に対する限定を意図するものではない。
【００１３】
基部102およびカバー104は概ね円形であり、カバー104はわずかに大きく、基部102にぴったり被さっている。図1に示すように、カバー104は長方形の留め金106を有するが、それは下向きに延び、基部102から突出する角度付きの止め具108を越えて滑動して、カバー104を基部102に固定する。基部102とカバー104は、位置検出器100の構成要素、すなわち、ハブ200、コードディスク300、旋回リング400、およびフレキシブルプリント回路(PC)基板500を収納する内部空間を画定する。
【００１４】
基部102の一方の側はフレキシブルPC基板500を保持するためのレセプタクル112であり、それは、マクロプロセッサチップ524、ホール検出器506,508,510および512、ならびに光検出器526を含む。図5および図5Aでさらに詳細に示すように、PC基板500は、メインパネル501と、このメインパネル501に概ね垂直に延びる検出器パネル504を形成するように、様々な箇所で折り曲げられている単一のリボンケーブル503を含む。PC基板500がその形状を保持するように、剛性の支持部材516,518,520および522がリボンケーブル503の背面に付着されている。ホール検出器506,508,510および512は、リボンケーブル503の第1端の上に配置され、マイクロプロセッサチップ524はリボンケーブル503の中間に配置され、さらに光検出器526はリボンケーブル503の第2端に配置されている。折り曲げられるとき、マイクロプロセッサ524はメインパネル501を画定し、ホール検出器506,508,510および512ならびに光検出器526は、検出器パネル504の上部表面と底部表面をそれぞれに画定する。
【００１５】
単一のリボン型フレキシブルPC基板500は、マイクロプロセッサを柔軟なリボンケーブル503の未使用部分上に追加するか、またはマイクロプロセッサを交換することによって、位置検出器100に機能を追加することが可能である。このような特徴は、舵取軸管中の空間的制約によって、一般的に検出器100のサイズが制限されるので大いに望ましい。さらには、柔軟なリボンケーブル503は、他の可能な検出器の設計に適合するようにPC基板500を様々な形状に再構成することができる。
【００１６】
発光ダイオード(LED)502は、メインパネル501の底部に装着され、かつその光が光検出器526上を照射するように検出器パネル504に対して平行に延びる。PC基板500は、検出器パネル504およびLED502が基部102の円形部分の中に延びるようにリセプタクル112の中に配置される。
【００１７】
ハブ200は、舵取軸管中のばねコイル(図示せず)上にカチッと嵌る延長部207を有する。ハブ200は、概ねLED502と検出器パネル504の中間で、基部102の中に配置される。ハブの内径206は、図1および図1Aで分かるように、カバー104の開口部110の内側に嵌る。基部102、ハブ200、およびカバー104は、構成要素間の摩擦抵抗を最小限にするために熱可塑性材料から製造されることが好ましい。しかし、ベアリング組立体のような、他の材料または設計を使用して構成要素間の摩擦を低減することができる。
【００１８】
図2に示すハブ200は、2つの棚部、すなわち、コードディスク300と旋回リング300を支持するための第1棚部202と、後で説明するように、旋回リング400の回転を駆動するための第2棚部204を有する。ハブの内径206および第1棚部202は、同心の回転中心を有する。ハブの第2棚部204は偏心しており、一方の側が他方よりも遠くに外側へ張り出す。
【００１９】
コードディスク300は、図3に示すように、その回転中心がハブの内径206と同心であるように、ハブ200の第1棚部202に固着されている。コードディスク300は、接着またはインサート成形のような、いくつかの知られた方法の1つを用いてハブ200に付着可能である。コードディスク300の細い側は、第2棚部204の張出し部分に隣接して配置される。これによって、第2棚部204の偏心性を補償し、コードディスク300はハブの内径206と同じ回転中心を有することができる。別法として、ハブ200およびコードディスク300は、別体として製造されて接合されるのではなく、単一の構成要素として製造可能である。
【００２０】
コードディスク300は、その円周の回りに、コードディスク300の回転位置を表す一連の切抜き穴302を有する。コードディスク300は任意適切な材料から製造可能であるが、それは、費用が少なく、強度が高く、かつ製造が相対的に容易であるので、金属から製造されることが好ましい。コードディスクの好ましい実施形態には切抜き穴302が開示されているが、他の種類の標識(marking)を使用して回転位置を表すことができる。例えば、コードディスクは、その円周回りに暗線を配置した透明の材料から製造可能である。
【００２１】
位置検出器を組み立てるとき、切抜き穴302は、LED502からの光が、切抜き穴302を通り抜けて照射し、光検出器526によって読み取られるように、LED502と検出器パネル504の中間に位置する。コードディスク300の円周周りの切抜き穴302は、円周の所定部分にわたって特有のパターンを形成し、それぞれの特有のパターンが特定の回転位置を識別する。さらに詳細には、好ましい実施形態では、コードディスク300の円周は、特有のパターンを形成する同じサイズの512個の間隔またはビットを備える。ビットのサイズ決めは、コードディスク300の回転分解能を決定し、その分解能は、この場合では0.7度(360度を512で割る)である。切抜き穴は、最長系列として知られるものにおいて、コードディスク上の任意の一連の9ビットが特有であり、かつコードディスク300上の特有の位置を識別するように配置されている。
【００２２】
LED502からの光は、切抜き穴302を通過し、好ましい実施形態では電荷結合素子である光検出器526によって読み取られる。光検出器526は、明から暗への移行が起きる基準点を最初に見つけることによってビットの系列を読み取る。それぞれのビットは8画素によって表されるが、1ビットを識別するには、最高6画素が必要である。次いで、基準点が現在位置を表す画素ストリームを与える。光検出器は位置を識別するのに必要な画素よりも多くの画素を読み取るので、非分数的な(non-fractional)角度のずれであっても、系列中のそれぞれのビットを認識する光検出器の能力を損なうことはない。必要な画素数よりも多くの画素を検出する能力は、読取り精度を確保するためにバックアップまたはフェールセーフ機構を提供する。
【００２３】
光検出器526は、コードディスク300が回転すると、位置の連続的なストリームを標本化する。先行画像が連続的に同期時間を読み出されると直ちに新たな画像が読み取られ、迅速かつ反復的な読取りによって、コードディスク300の位置と加速の現在の表示を生成する。光検出器526がコードディスク300を標本化する速度は、利用可能な技術と要求精度に依存する。光検出器526のコードディスク300の読取りを補助するために、LED502はストロボ閃光を発し、その閃光は、先行する画像が光検出器526をクリヤした時点に厳密にタイミングを合わせてある。このような特徴は、光検出器526が、遅いシャッタースピードで動体を撮影しようとするときに発生するような、ぶれによる画像のくずれを伴わずに、はるかに速い画像の読取りを可能にする。
【００２４】
光検出器526は、コードディスク300の回転位置を決定するために情報を解読するマイクロプロセッサ524にビット系列を送信する。正確度と精度を加えるために、光検出器526はコードディスク300を余分に標本化し、真の位置を決定するのに必要な9ビットよりも多くのビットを読み取る。確実に連続的な一連の位置を読み取るために、追加的なビットは、真の位置の前と後の位置を提供する。好ましい実施形態では、光検出器526は11ビットを読み取る。すなわち、真の9ビット位置の両側にある余分のビットを読み取る。次の8ビットと組み合わされた、真の位置の左側にある余分のビットは、真の位置の直ぐ左側に対する位置を提供する。同様に、先行する8ビットと組み合わされた、真の位置の右側にある余分のビットは、真の位置の直ぐ右側に対する位置を提供する。次いで、マイクロプロセッサ524は、この左側と右側の位置情報を比較して真の位置の正確度を照合する。
【００２５】
コードディスク300の回りのビット数と、光検出器526によって読み取られるビット数は、本発明の範囲を限定しようとするものではなく、本発明の好ましい一実施例として提供されていることを理解されたい。コードディスク300上のビット数と、光検出器526によって読み取られるビット数に対する変更は、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなくなされ得る。
【００２６】
コードディスク300の位置は、ハブ200の相対的な回転位置のみを提供する。検出器100は、コードディスクが360度回転した後に同じことを繰り返すので、コードディスク300のみからハブの絶対的な位置を決定することはできない。検出器100は、90度の回転と450度の回転の間を区別することができない。したがって、旋回リング400は、コードディスク300が何回の回転を経ているかを決定するために設けられている。
【００２７】
旋回リング400は、図4に示すように、基部406と、この基部406の上部に一連の歯404を有する。旋回リング400は、コードディスク300の上に配置され、旋回リング400の基部406は、第2棚部204の回りに確実に嵌っている。旋回リング400の歯404は、棚部204の上方にあり、図1Bおよび図1Cでさらに詳細に示すように、カバー104の内側上の対応する歯106と自由に噛み合う。しかし、旋回リング400の直径は、カバーの内径よりもわずかに大きく、所与のいずれの瞬間においても、旋回リング400の一部のみが、カバー104と噛み合わされている。これを図1Bに見ることができるが、この図では、検出器100の左側で、旋回リング400の歯404がカバー104の歯106と噛み合わされ、検出器の右側では、旋回リング400の歯404とカバー104の歯106との噛み合いが解かれている。
【００２８】
図6A〜図6Cは、旋回リング400、ハブ200、およびカバー104の間の関係をさらに詳細に示す。これらの図は、旋回リング400の歯404が、カバーの一部に沿ってカバー104の歯106と噛み合っていることを示す。歯404と歯106の残りは相互に噛み合いが解かれ、旋回リング300とカバー104の間に三日月形の空間を作る。
【００２９】
ハブ200が回転すると、第2棚部204が旋回リング400の基部406を絶えず外向きに押し、旋回リングの歯404が、カバー104の歯106の回りを巡り、かつ旋回リング400とカバー104の間の接触点が、ハブ200の回転と並行してカバー104の周りを巡る。図6A〜図6Cは、カバー104の周りを巡るときの接触点を示す。図6Aは、接触点が中心点のちょうど右側にある場合を示し、図6Bは接触点が中心点にある場合を示し、さらに図6Cは接触点が中心点のちょうど左側にある場合を示す。
【００３０】
相対的な回転速度は、旋回リング400とカバー104の間のギヤ比によって制御され、その比が、好ましい実施形態では18対1である。旋回リング400の外周囲上の磁石402は、検出器パネル504のホール検出器の上方に延在する。したがって、ハブ200が完全に1回転する度に、旋回リング400は、20.0度(360度を18で割る)回転する。こうして、ハブ200が幾回か回転する間を通じて、磁石402をホール検出器の上方に維持する。
【００３１】
下の表1に示すように、磁石402はホール検出器506,508,510および512を励起する。
【００３２】
【表１】
2005517944.tif 000003
【００３３】
回転位置0.0は、ハブ200とコードディスク300がその最も左側の端点に旋回されていることを表す。この位置は、それが3.5回転に達するまで、0.5回転、すなわち、108度の増分で右側に変化する。したがって、ゼロすなわち中立位置は、1.5回転位置と2.0回転位置の中間である。表は、それぞれの位置ごとに励起されるホール検出器を示す。「L」は、低い磁場またはゼロ磁場を表し、「H」は高い磁場を表す。ホール検出器は半回転ごとにそれらの出力を変更するように配置されているので、1回転ごとに2つの異なるホール検出器の読取り値を得ることになる。このようにして、ハブ200が左側または右側に回転した回転数の精度が確保される。
【００３４】
ハンドルは、ハブの延長部207に取り付けられ、上述のように、ハブ200、コードディスク300、および旋回リング400を回転させる。光検出器526とホール検出器506,508,510および512は、コードディスク300と旋回リング400の位置をそれぞれに入手し、その情報をマイクロプロセッサ524に送信してハンドルの絶対位置を決定する。次いで、この情報は、図1に示したデータケーブル600を介して自動車内部の他のシステムに送信される。
【００３５】
図7および図8は、第1の好ましい実施形態と同じ原理で動作する、本発明の第2の好ましい実施形態を示す図である。同様の要素は、実施形態の間を区別するためにアポストロフィ付きの同じ参照符号で示されている。
【００３６】
検出器100'のハウジングは、基部102'およびカバー104'を含む。このハウジング内に、上から下へ、ハブ200'、コードディスク300'、旋回リング400'、およびPC基板500'が格納されている。
【００３７】
PC基板500'は、検出器100'に関する位置情報の受取りと処理に関する回路を含む。4個のホール検出器506',508',510'および512'が、その円周周りに配置され、光検出器526'が、リセプタクル領域112'内に配置されている。ライトパイプ501'が、リセプタクル領域112'の中に配置され、ミラーを使用して光をLED502'から光検出器526'上に誘導する。コードディスク300'は、ライトパイプ501'と光検出器526'の中間に配置され、光は、ライトパイプの上部から、コードディスク300'上のビット302'を通過して光検出器526'上に伝わる。
【００３８】
ハブ200'、コードディスク300'、および旋回リング400'の相対的な動きは、好ましい実施形態と同じ原理に基づくが、要素の位置はわずかに変更されている。特に、この実施形態では、歯122'が、カバー104'の中ではなく、基部102'の中に配置されている。
【００３９】
基部102'は、その内径の周りに歯122'を有する開口部120'を有する。旋回リング400'の内径は、開口120'の直径よりも大きく、旋回リングの歯404'は、図8で分かるように、単一点で歯122'と噛み合う。恒久的に固定されているコードディスク300'とハブ200'は、旋回リング400'の上に配置されている。ハブ200'は2つの棚部、すなわち、コードディスク300'を支持するための第1棚部202'と、旋回リング400'の回転を駆動するための第2棚部204'を有する。ハブ206'の内径は、開口部120'の中へ下向きに延びて、ハブ200'と基部102'の間のベアリングとしての役割を果たす。
【００４０】
自動車のハンドル(図示せず)は、ハブの延長部207'によってハブ200'に装着される。ハブ200'と、付着されたコードディスク300'が回転すると、ハブ200'は、開口部120'の回りに内転サイクロイド経路をたどって、旋回リング400'を強制的に移動させる。旋回リング400'の円周上の磁石402'は、回転範囲に応じて特定のホール検出器506',508',510'および512'を励起する。したがって、コードディスク300'と旋回リング400'の位置に応じて、ハブ200'の絶対的な回転位置と、結果としてハンドルの絶対的な回転位置が知られる。
【００４１】
自動車で使用される位置検出器に関して本発明を説明したが、本発明は、回転部材の角位置を必要とする他のシステムでも使用可能であることを理解されたい。さらには、本発明のいくつかの現時点における好ましい実施形態を本明細書で特に説明したが、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、本明細書に図示されかつ説明されている様々な実施形態の変更および変形が実施可能であることは当業者には明らかである。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲と準拠法の規則によって規定される範囲にのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】組み立てられた状態にある位置検出器の第1実施形態を示す斜視図である。
【図１Ａ】位置検出器の第1実施形態を示す分解組立図である。
【図１Ｂ】図1の線1B-1Bに沿って示す側面破断図である。
【図１Ｃ】図1Bのセクション1C-1Cを示す詳細図である
【図２】ハブの第1実施形態を示す斜視図である。
【図３】コードディスクの第1実施形態を示す斜視図である。
【図４】旋回リングの第1実施形態を示す斜視図である。
【図５】フレキシブルPC基板の第1実施形態を示す斜視図である。
【図５Ａ】図5のフレキシブルPC基板を示す側面図である。
【図６Ａ】中立位置の左側にある旋回リングの第1実施形態を示す上面図である。
【図６Ｂ】中立位置にある旋回リングの第1実施形態を示す上面図である。
【図６Ｃ】中立位置の右側にある旋回リングの第1実施形態の上面図である。
【図７】本発明の第2実施形態を示す分解組立斜視図である。
【図８】第2実施形態を示す上面破断図である。
【符号の説明】
【００４３】
100,100'  位置検出器
102,102'  基部
104,104'  カバー
108  留め具
110  開口部
112  リセプタクル
120,120'  開口部
122'  歯
200,200'  ハブ
202,202'  第1棚部
204,204'  第2棚部
206,206'  ハブの内径
207,207'  延長部
300,300'  コードディスク
302,302'  切抜き穴
400,400'  旋回リング
402,402'  磁石
404,404'  旋回リングの歯
406  基部
500,500'  PC基板
501  メインパネル
501'  ライトパイプ
502,502'  LED
503  リボンケーブル
504  検出器パネル
506,508,510,512,506',508',510',512'  ホール検出器
516,518,520,522  剛性の支持部材
524  マイクロプロセッサチップ
526,526'  光検出器
600  データケーブル
【図１】
2005517944.tif 000004
【図１Ａ】
2005517944.tif 000005
【図１Ｂ】
2005517944.tif 000006
【図１Ｃ】
2005517944.tif 000007
【図６Ｃ】
2005517944.tif 000008
【図２】
2005517944.tif 000009
【図３】
2005517944.tif 000010
【図４】
2005517944.tif 000011
【図５】
2005517944.tif 000012
【図５Ａ】
2005517944.tif 000013
【図６Ａ】
2005517944.tif 000014
【図６Ｂ】
2005517944.tif 000015
【図７】
2005517944.tif 000016
【図８】
2005517944.tif 000017
【国際調査報告】
2005517944.tif 000018