(57)【要約】【課題】センシング部の誤差に影響されず、常に高精度にステアリングシャフトの絶対舵角を求めることのできる舵角検出装置を提供する。【解決手段】ステアリングシャフト２の周囲に設けられた固定ケース５に、螺旋状に捲回された磁歪線３と、ステアリングシャフト２と連動して回転する回転ケース６に取り付けられ、磁歪線３にガイドされ、ステアリングシャフト２の軸方向に摺動可能に配設された磁石７と、を有し、磁歪線３の一端側から電流を流し、磁石７により磁気的な歪みが発生した部位を検出して、この一端側から歪みが発生した部位までの距離を算出し、この算出結果に基づいて、ステアリングシャフト２の回転角度を検出する。【選択図】      図１
2004191138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたステアリングシャフトの回転角度を検出する舵角検出装置において、
前記ステアリングシャフト側、またはコラム側のいずれか一方に配設され、螺旋状に捲回された磁歪線と、
前記ステアリングシャフト側、またはコラム側の他方に配設され、前記螺旋状に捲回された磁歪線にガイドされ、ステアリングシャフトの軸方向に沿って摺動可能な磁石と、を有し、
前記磁歪線の一端側から電流を流し、前記磁石により磁気的な歪みが発生した部位を検出して、前記一端側から歪みが発生した部位までの距離を算出し、この算出結果に基づいて、前記ステアリングシャフトの回転角度を検出することを特徴とする舵角検出装置。
【請求項２】
車両に搭載されたステアリングシャフトの回転角度を検出する舵角検出装置において、
前記ステアリングシャフトの周囲に設けられた固定ケースに、螺旋状に捲回された磁歪線と、
前記ステアリングシャフトと連動して回転する回転ケースに取り付けられ、前記磁歪線にガイドされ、ステアリングシャフトの軸方向に摺動可能に配設された磁石と、を有し、
前記磁歪線の一端側から電流を流し、前記磁石により磁気的な歪みが発生した部位を検出して、前記一端側から歪みが発生した部位までの距離を算出し、この算出結果に基づいて、前記ステアリングシャフトの回転角度を検出することを特徴とする舵角検出装置。
【請求項３】
車両に搭載されたステアリングシャフトの回転角度を検出する舵角検出装置において、
前記ステアリングシャフトの周囲に設けられた固定ケースに、螺旋状に捲回された磁歪線と、
前記ステアリングシャフトと連動して回転する回転ケースに取り付けられ、前記磁歪線にガイドされ、ステアリングシャフトの軸方向に摺動可能に配設された磁石と、
前記磁歪線の一端側から電流を流すと共に、当該磁歪線にて発生する磁気的な歪み発生位置を検出する磁気検出手段と、
前記磁気検出手段で検出された歪み信号の発生位置に基づいて、前記ステアリングシャフトの舵角を求める舵角検出手段と、
を具備することを特徴とする舵角検出装置。
【請求項４】
前記磁気検出手段は、前記磁歪線に電流を流した後、前記磁石より発せられる磁界に起因して生じる磁気的な歪みにより、磁歪線に発生する圧力波が戻るまでの時間に基づいて、前記歪み信号の発生位置を検出することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の舵角検出装置。
【請求項５】
前記磁歪線は、前記ステアリングシャフトの周囲に巻回されるスパイラルケーブル内に配置されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の舵角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリングの操舵角度を検出する舵角検出装置に係り、特に、ステアリングの絶対角度を高精度に検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のステアリングシャフトは、左右方向全体の回転角度を合わせると、数回転分の回転が可能となっている。このため、舵角を検出する際には、ステアリングと同期して回転する回転板の絶対角を検出するのみでは、現在何回転目であるかを判断することができない。
【０００３】
そこで、このような問題を解決するため、実開平５−２００７号ＣＤ−ＲＯＭ（以下、特許文献１という）に記載された操舵角検出装置が提案されている。
【０００４】
該特許文献１では、ステアリングシャフトと連動して回転するハンドル同回転ギヤと、該ギヤと噛合され、ハンドル同回転ギヤよりも歯数の少ない増速ギヤとを配置し、ハンドル同回転ギヤ、及び増速ギヤの双方に取り付けられたポテンショメータの出力信号に基づいて、絶対舵角を算出している。
【０００５】
【特許文献１】
実開平５−２００７号ＣＤ−ＲＯＭ（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された操舵角検出装置では、互いに周期ずれが生じている２つのギヤに取り付けられたポテンショメータの出力を用いて、絶対舵角を算出する方式を用いているので、個々のセンシング部の誤差が大きくなると、誤った周期を認識する場合があり、このような場合には真値とはかけ離れた角度を算出してしまうという問題があった。
【０００７】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、センシング部の誤差に影響されず、常に高精度にステアリングシャフトの絶対舵角を求めることのできる舵角検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、車両に搭載されたステアリングシャフトの回転角度を検出する舵角検出装置において、前記ステアリングシャフト側、またはコラム側のいずれか一方に配設され、螺旋状に捲回された磁歪線と、前記ステアリングシャフト側、またはコラム側の他方に配設され、前記螺旋状に捲回された磁歪線にガイドされ、ステアリングシャフトの軸方向に沿って摺動可能な磁石と、を有し、前記磁歪線の一端側から電流を流し、前記磁石により磁気的な歪みが発生した部位を検出して、前記一端側から歪みが発生した部位までの距離を算出し、この算出結果に基づいて、前記ステアリングシャフトの回転角度を検出することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、車両に搭載されたステアリングシャフトの回転角度を検出する舵角検出装置において、前記ステアリングシャフトの周囲に設けられた固定ケースに、螺旋状に捲回された磁歪線と、前記ステアリングシャフトと連動して回転する回転ケースに取り付けられ、前記磁歪線にガイドされ、ステアリングシャフトの軸方向に摺動可能に配設された磁石と、を有し、前記磁歪線の一端側から電流を流し、前記磁石により磁気的な歪みが発生した部位を検出して、前記一端側から歪みが発生した部位までの距離を算出し、この算出結果に基づいて、前記ステアリングシャフトの回転角度を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、車両に搭載されたステアリングシャフトの回転角度を検出する舵角検出装置において、前記ステアリングシャフトの周囲に設けられた固定ケースに、螺旋状に捲回された磁歪線と、前記ステアリングシャフトと連動して回転する回転ケースに取り付けられ、前記磁歪線にガイドされ、ステアリングシャフトの軸方向に摺動可能に配設された磁石と、前記磁歪線の一端側から電流を流すと共に、当該磁歪線にて発生する磁気的な歪み発生位置を検出する磁気検出手段と、前記磁気検出手段で検出された歪み信号の発生位置に基づいて、前記ステアリングシャフトの舵角を求める舵角検出手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記磁気検出手段は、前記磁歪線に電流を流した後、前記磁石より発せられる磁界に起因して生じる磁気的な歪みにより、磁歪線に発生する圧力波が戻るまでの時間に基づいて、前記歪み信号の発生位置を検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記磁歪線は、前記ステアリングシャフトの周囲に巻回されるスパイラルケーブル内に配置されたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る舵角検出装置の構成を示す説明図であり、車両に搭載されるステアリングシャフトの側面方向の断面を示している。同図に示すように、該舵角検出装置１は、車両に搭載されるステアリングシャフト２の貫通口１１周囲部に配設され、コラム側に固定された（即ち、ステアリングシャフト２と共に回転しない）固定ケース５と、該固定ケース５に螺旋状に捲回された磁歪線３と、該磁歪線３の一端側に接続され、当該磁歪線３の一端側からパルス電流を流すと共に、磁歪線３にて発生する圧力波（歪み信号）を検出する磁気センサ（磁気検出手段）４と、を具備している。また、磁気センサ４は、後述する図３に示すように、舵角検出部（舵角検出手段）１０と接続されている。
【００１４】
また、固定ケース５の外周部には、ステアリングシャフト２と共に回転する回転ケース６が設けられており、該回転ケース６の内周面には、磁歪線３にガイドされながら、回転ケース６の軸方向（即ち、ステアリングシャフト２の長手方向）に向けて摺動可能な磁石７が配設されている。
【００１５】
また、回転ケース６の外周側には、ステアリング側とコラム側とを電気的に連結するための、スパイラルケーブル８が配設されている。
【００１６】
図２は、磁歪線３をステアリングシャフト２外周部の固定ケース５に捲回した様子を示す説明図であり、同図に示すように、該磁歪線３は、円筒形状の固定ケース５に対し、周回毎の間隔が等しくなるように螺旋状に捲回されている。
【００１７】
また、該磁歪線３は、例えばＦｅ−Ｎｉ等の材質で構成されており、当該磁歪線３の近傍に外部より磁界が与えられると、この部分において磁気的な歪みが発生する。
【００１８】
更に、固定ケース５に巻き付けられる磁歪線３の周回数が、ステアリングの回転数（例えば、５回転）よりも多くなるように設定されている。
【００１９】
図３は、磁歪線３と磁気センサ４との接続の様子を示す説明図であり、同図に示すように、磁歪線３は、固定ケース５に捲回されており、この一方の先端部には、磁気センサ４が取り付けられている。また、磁気センサ４にて検出された圧力波に基づいて、ステアリングシャフト２の絶対舵角を求める舵角検出部１０を有している。
【００２０】
図４は、磁歪線３と磁石７との位置関係を示す説明図であり、図示のように、磁石７は、回転ケース６の内周面に形成された摺動溝９に沿って摺動可能とされており、且つ、該磁石７は、螺旋状に捲回された磁歪線４にガイドされながら、摺動溝９に沿って摺動するようになっている。
【００２１】
従って、運転者がステアリングを回転させ、ステアリングシャフト２が回転駆動すると、これに伴って回転ケース６が回転し、その結果、磁石７が摺動溝９に沿って、ステアリングシャフト２の軸方向にスライド移動することになる。
【００２２】
次に、上述のように構成された本実施形態に係る舵角検出装置１の動作について説明する。
【００２３】
舵角検出装置１が駆動すると、磁気センサ４より、パルス電流が出力される。このパルス電流により、磁歪線３の周囲に円磁界が発生する。このとき、磁歪線３のうちの、磁石７が近接している部分では、磁石７による磁界との合成磁界により、捻れ磁界が発生する。
【００２４】
このとき、磁歪線３が瞬時的に変形するため振動が生じ、圧力波として、磁歪線３中を伝搬し、磁気センサ４にて検出される。そして、磁気センサ４にて、パルス電流を出力してから、圧力波が検出されるまでの時間が計測され、且つこの計測時間に基づいて、磁歪線３中で、変形が発生した位置、即ち、磁石７が近接した部位までの距離が求められる。
【００２５】
その後、舵角検出部１０では、この距離に基づいて、ステアリングシャフト２の回転角度、即ち、ステアリングの絶対舵角を求めることができる。
【００２６】
このようにして、本実施形態に係る舵角検出装置１では、ステアリングシャフト２の周囲部の固定ケース５に磁歪線３を螺旋状に捲回し、更に、ステアリングシャフト２と連動して回転する回転ケース６に磁石７を摺動可能に取り付け、ステアリングの回転に伴って、磁石７がスライド移動するように構成している。更に、磁歪線３の一端側からパルス電流を出力し、圧力波が戻るまでの時間に基づいて、磁石７の位置を特定し、これに基づいて、ステアリングの絶対舵角を求めている。
【００２７】
従って、全体で複数の回転数を有するステアリングの絶対舵角を高精度に検出することができる。
【００２８】
また、スパイラルケーブル８の内側となる部分に、磁歪線３及び磁石７を配設するので、装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
以上、本発明の舵角検出装置１を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００３０】
例えば、本実施形態では、固定ケース５に磁歪線３を捲回し、回転ケース６に磁石７を配設する例について説明したが、これとは反対に、回転側（ステアリングシャフト側）に磁歪線３を捲回し、固定側（コラム側）に磁石７を搭載する構成とすることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による舵角検出装置では、車両のステアリングシャフト側、またはコラム側の一方に磁歪線を捲回し、他方に当該磁歪線にガイドされながらステアリングシャフトの軸方向に摺動可能な磁石を取り付け、当該磁石により磁歪線に磁気的な歪みを発生させることにより、磁石が近接した部位を求め、これに基づいて、ステアリングの絶対舵角を求めている。従って、従来のように、ステアリング舵角の誤検出を引き起こすことなく、高精度な絶対舵角の検出が可能となる。
【００３２】
また、スパイラルケーブルの内側となる部分に、磁歪線及び磁石を配設するので、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る舵角検出装置が搭載された、車両のステアリングシャフトの部分を示す説明図である。
【図２】固定ケースに磁歪線を捲回する様子を示す説明図である。
【図３】磁歪線と磁気センサとの接続の様子を示す説明図である。
【図４】磁歪線と磁石との位置関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１  舵角検出装置
２  ステアリングシャフト
３  磁歪線
４  磁気センサ（磁気検出手段）
５  固定ケース
６  回転ケース
７  磁石
８  スパイラルケーブル
９  摺動溝
１０  舵角検出部（舵角検出手段）
１１  ステアリングシャフト貫通口
【図１】
2004191138.tif 000003
【図２】
2004191138.tif 000004
【図３】
2004191138.tif 000005
【図４】
2004191138.tif 000006