(57)【要約】【課題】ステアリングの回転が、何回転目の位置であろうとも、最大１回転すれば再設定を可能にすることができる舵角センサ１を提供すること。【解決手段】回転板２１にスリット２１１を円周上に１８０個設け、スリット２１１と異なる径の円周上にスリット２１２を設け、スリット２１１，２１２が位置する回転体の円周上に当てた光を検知して角度信号・基準信号を出力するよう発光部８３，８４とフォトセンサ８１，８２を設け、角度信号と基準信号から操舵角を算出するＣＰＵ９を設けた舵角センサ１において、ステアリングの回転によって押圧力が変化するネジ部２２に係合させた可動プレート４を設け、圧力に応じて圧力信号を出力する感圧センサ６を押圧部に設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングと同期して回転する回転体に第１のスリットを円周上に多数設け、前記第１のスリットと異なる径の円周上に第２のスリットを設け、前記第１のスリットが位置する回転体の円周上に当てた光を検知して角度信号を出力する角度信号出力手段を設け、前記第２のスリットが位置する回転体の円周上に当てた光を検知して基準信号を出力する基準信号出力手段を設け、前記角度信号と前記基準信号から操舵角を算出する操舵角算出手段を設けた舵角センサにおいて、
ステアリングの回転によって押圧力が変化する押圧部を設け、圧力に応じて圧力信号を出力する感圧センサを前記押圧部に設けたことを特徴とする舵角センサ。
【請求項２】
請求項１に記載された舵角センサにおいて、
押圧部が、ステアリングの回転により直線運動を行う部材により感圧センサを押圧するようにしたことを特徴とする舵角センサ。
【請求項３】
請求項２に記載された舵角センサにおいて、
押圧部が、ステアリングと同期して回転する回転部を設け、同回転部の外周にネジ部を設け、同ネジ部と係合するプレートを設け、同プレートの回転を制限する回転止め部を設け、ステアリングの回転によりプレートが直線運動を行って感圧センサを押圧することを特徴とする舵角センサ。
【請求項４】
請求項３に記載された舵角センサにおいて、
感圧センサを基板上に設けるようにし、プレートにより押圧される感圧センサを設けた基板が歪まないように支持する支持部材を設けたことを特徴とする舵角センサ。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載された舵角センサにおいて、プレートの感圧センサを押圧する側と反対側に別の固定された固定部を設け、前記プレートが感圧センサを押圧する方向と逆の方向に移動すると押圧される反発材を設けたことを特徴とする舵角センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングの操舵角を検出する舵角センサの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の舵角センサは、回転軸とともに回転する円板の円周上に、周方向に等間隔なスリットを設けて光学的に角度を検出するとともに、このスリットとは異なる半径位置に一つのスリットを設けて基準位置を検出し、基準位置からの角度を検出している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実公平７−２０５６５号公報（第３−４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の舵角センサにあっては、システムにリセットがかけられ、再度システムが起動した時、舵角位置がどの位置にあるか判別不能となり、正常にするには、ステアリングをセンタ位置（直線走行となる位置）に合わせて走行し、円周上のスリットと異なる半径位置に設けたスリットに検知させる必要があった。（もし、ステアリングを２回転させていたならば、２回転戻さないと判別不能となる。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、ステアリングの回転が、何回転目の位置であろうとも、最大１回転すれば再設定を可能にすることができる舵角センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、ステアリングと同期して回転する回転体に第１のスリットを円周上に多数設け、第１のスリットと異なる径の円周上に第２のスリットを設け、第１のスリットが位置する回転体の円周上に当てた光を検知して角度信号を出力する角度信号出力手段を設け、第２のスリットが位置する回転体の円周上に当てた光を検知して基準信号を出力する基準信号出力手段を設け、角度信号と基準信号から操舵角を算出する操舵角算出手段を設けた舵角センサにおいて、ステアリングの回転によって押圧力が変化する押圧部を設け、圧力に応じて圧力信号を出力する感圧センサを押圧部に設けたことを特徴とする手段とした。
【０００７】
請求項２記載の発明では、押圧部が、ステアリングの回転により直線運動を行う部材により感圧センサを押圧するようにしたことを特徴とする手段とした。
【０００８】
請求項３記載の発明では、押圧部が、ステアリングと同期して回転する回転部を設け、回転部の外周にネジ部を設け、ネジ部と係合するプレートを設け、プレートの回転を制限する回転止め部を設け、ステアリングの回転によりプレートが直線運動を行って感圧センサを押圧することを特徴とする手段とした。
【０００９】
請求項４記載の発明では、感圧センサを基板上に設けるようにし、プレートにより押圧される感圧センサを設けた基板が歪まないように支持する支持部材を設けたことを特徴とする手段とした。
【００１０】
請求項５記載の発明では、プレートの感圧センサを押圧する側と反対側に別の固定された固定部を設け、プレートが感圧センサを押圧する方向と逆の方向に移動すると押圧される反発材を設けたことを特徴とする手段とした。
【００１１】
【発明の作用と効果】
請求項１記載の発明では、感圧センサによってステアリングの回転に応じた圧力信号を出力する。そのため、操舵角算出手段による操舵角の算出がリセットされても、第２のスリットが検知されるまでの最大１回転、ステアリングを回転させると、その第２のスリットの検知がどの方向に何回転目かを圧力信号から操舵角算出手段が判断できる。よって、従来のように、ステアリングを中立位置まで戻さなくても（従来は例えば左に２回転してリセットの場合、２回転分戻して直線走行する必要あり）再検知を行うことができる。
また、第２のスリットが検知されるまでの間であっても、圧力信号から角度の算出ができる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、押圧部が、ステアリングの回転により直線運動を行う部材により感圧センサを押圧する。そのため、圧力信号とステアリングの回転角を比例の関係にでき、適格で用いやすい押圧部にできる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、ステアリングに同期して回転部が回転すると、回転部のネジ部と係合しているプレートは、ステアリングに同期して回転しようとする。しかし、回転止め部によりプレートの回転は制限されているため、ネジ送りによりプレートが回転部の回転軸方向に移動することとなる。このプレートにより感圧センサを押圧する。よって、省スペースで簡単な構成により直線的な圧力信号の出力を得る事ができ、コストを抑えることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明では、基板上に感圧センサを設けることで構成を簡略化し、コストをさらに抑制し、感圧センサが押されることによる基板の歪みを支持部材で反対側より支持して抑制することにより、感圧センサが繰り返し押されることによる繰り返し応力が基板に作用しないようにできる。
【００１５】
請求項５記載の発明では、ステアリングの回転方向が、感圧センサを押圧する方向と逆方向にプレートを移動させる際に、反発材が押圧されるようにして左右のステアリングの回転の感触が変わらないようにできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の舵角センサを実現する実施の形態を、請求項１，２，３，４，５に係る発明に対応する実施例に基づいて説明する。
【００１７】
（実施例）
【００１８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例の舵角センサの断面図である。図２は実施例の舵角センサの一部切欠断面図である。図３は実施例の舵角センサの感圧センサの回路図である。図４は実施例の舵角センサの説明図である。図５は実施例の舵角センサの感圧センサの出力信号と操舵角の関係を示すグラフである。図６は実施例の舵角センサの３つのフォトセンサの出力パルス信号の関係を示す説明図である。図１〜４における主要符号を説明すると、１は舵角センサ、１１はケース、１１１はボス部（支持部材）、２は回転部（回転体）、２１は回転板、２１１はスリット（第１のスリット）、２１２はスリット（第２のスリット）、２２はネジ部、３は固定プレート（固定部）、４は可動プレート（押圧部であり、プレートである）、４１はネジ部との係合部、４２は貫通孔、５は基板、６は感圧センサ、６１はアンプ回路、７はネジ（７１とともに回転止め部を構成する）、７１は円筒ボス、８１はフォトセンサ、８２はフォトセンサ、８３は発光部（８１とともに角度信号出力手段を構成する）、８４は発光部（８２とともに基準信号出力手段を構成する）、９はＣＰＵ（操舵角算出手段）、１０は反発材である。
【００１９】
本実施例の舵角センサ１は、図４に示すように、ステアリングコラム部分に取り付けて、ステアリングシャフトの回転から操舵角を検出するものである。
舵角センサ１の構造は図１，２に示すように環状のケース１１の内穴側壁を筒状の回転部２で構成し、この回転部２をステアリングシャフトへの取り付け部分とする。この回転部２の外周に環状の円板である回転板２１をケース１１内部に設ける。
この回転板２１には、図２に示すように、等ピッチ間隔となるようスリット２１１を貫通するように円周上に設ける。実施例では、等ピッチ間隔が２度単位となるように設ける。よって、円周上に１８０個のスリット２１１が配置されることとなる。
さらに、この円周上のスリット２１１が構成する円周より小さい径となる円周上に幅の大きい１個のスリット２１２を設ける。
【００２０】
回転板２１の下方となるケース１１内部には、ケース１１に固定しステアリングとともに回転しない基板５を設け、回転板２１のスリット２１１，２１２の位置する円周の上下に所定の間隔空けてフォトセンサ８１，８２と発光部８３，８４を設ける。外周側のスリット２１１に対応して設けるフォトセンサ８１と発光部８３は、図２に示すように２組設けるようにし、かつ、その位置を一方に対して１／４ピッチずれた位置となるようにする。このフォトセンサ８１，８２及び発光部８３，８４は基板５に接続する。
【００２１】
次に、基板５と回転板２１の間となる回転部２の外周にネジ部２２を設け、このネジ部２２と内穴を係合部４１として係合させるように取り付ける環状の可動プレート４を設ける。さらに、可動プレート４と回転板２１の間にケース１１に固定され回転しない固定プレート３を取り付ける。
次に、基板５の可動プレート４と重なる位置の２箇所に押圧される圧力に応じて検出電圧を出力する感圧センサ６を設ける。感圧センサ６を設けた部分と重なる位置のケース１１には、突形状のボス部１１１を設けて感圧センサ６を設けた基板５部分の反対側を支持するようにする。
次に、基板５の感圧センサ６と重なる位置の固定プレート３部分で、可動プレート４側の面に変形量に応じて所定の反発力を得る反発材１０を設ける。
【００２２】
この基板５、可動プレート４を重なる位置で貫通する貫通孔４２を２箇所に設け、外径が貫通孔４２より小さい円筒状の円筒ボス７１を貫通孔４２に挿入し、固定プレート３とケース１１をネジ７で締結するようにし、かつこのネジ７が基板５と可動プレート４の貫通孔４２に挿入した円筒ボス７１の内穴を貫挿するようにし、可動プレート４の回転方向（横方向）のガタを無くし、上下方向（回転部の軸方向）になめらかに動くようにする。
この舵角センサ１の感圧センサ６からの圧力信号、フォトセンサ８１，８２からの角度信号及び基準位置信号による演算は基板５に設けたＣＰＵ９で行う。
【００２３】
次に、作用を説明する。
【００２４】
［絶対回転角の検知作用］
▲１▼２種類のスリットによる舵角の検知
まず、回転板２１の外側の１８０個のスリット２１１では、１組の発光部８３とフォトセンサ８１により発光部８３の光がスリット２１１部分で回転板２１を通過して光学的に検知されることで図６（ａ）に示すようにパルス信号の角度信号を出力する。このパルス信号をカウントしてＣＰＵ９で積算していけば変位角度を算出できる。さらに、２組目の発光部８３とフォトセンサ８１は、１組目と１／４ピッチずらしているので、図６（ｂ）に示すように検知するパルス波形が１組目の検出単位角度の半分ずれることになり、分解能を１／２小さくしている。また、このように検出波形を意図的にずらすことで、例えば、図６（ａ），（ｂ）のどちらの波形の山を先に検出できるかでどちらの方向にステアリングが回転しているかを検知できる。
【００２５】
▲２▼基準信号の検知
さらに、回転板２１の内側の１個のスリット２１２は、ステアリングが中立の位置に来た際にパルスの山を作るように基準信号を出力する。よって、左右両側へステアリングを回転していくと、１回転で１パルス、２回転で２パルスとなる。よって、この基準信号が得られた時点をステアリングの中立位置とし、そこからの角度信号を積算することで、操舵角が得られることとなる。
【００２６】
▲３▼感圧センサによる角度の絶対値検知
本実施例では、ステアリングを回転させると、ステアリングシャフトの回転に伴って回転部２が回転する。この回転部２のネジ部２２に係合させた可動プレート４は、この回転部２とともに回転しようとするが、ネジ７及び円筒ボス７１と貫通孔４２との係合により回転を止められているため、ネジ部２２の回転が送りネジのようになり可動プレート４を直線運動させる。よって、可動プレート４はステアリングシャフトの回転に合わせて直線運動を行う。ステアリングの回転範囲に対応した可動プレート４の直線運動範囲では、可動プレート４が常に感圧センサ６を押圧するようにする。すると、感圧センサ６が受ける圧力に応じて出力する電圧はステアリングシャフトの回転に伴うようになる（図５）。また、この出力電圧は、左右方向と何回転目かによっても異なるため、絶対的な角度を検出できることとなる。
【００２７】
▲４▼絶対回転角の検知
ステアリングの回転位置が任意の位置にあるとして、システムリセットなどにより操舵角の検知をスタートさせると、ステアリングが最大で１回転すれば、回転板２１内側の１つのスリット２１２が検知され基準信号が出力される。この状態では、何回転目かは判別できない。しかし、感圧センサ６の出力電圧から何回転目の基準信号であるかを判別できることとなる。よって、その後に回転板２１外側のスリット２１１の検知による角度信号から得る角度の積算を行えば、回転板２１内側のスリット２１２が検知されるまでの最大１回転、ステアリングを回転させれば絶対角を検知する。
よって、システムリセットの場合にはこの絶対角により再設定すればよい。
また、任意の角度位置にステアリングがある状態から、回転板２１内側のスリット２１２が検知されるまでの間においては、感圧センサ６により検出される絶対角度を使用すればよい。
【００２８】
［左右の操舵の違和感解消作用］
感圧センサ６により、ステアリングの回転に対応した検知を行うと、図５に示すように左右いずれか一方に回転させるに従って押圧力が高くなり、その反力をステアリングを操作する人が感じることとなる。本実施例では、可動プレート４の上部に固定プレート３を設け、可動プレート４との間に反発材１０を設けているので、ステアリングを感圧センサ６への押圧が減る方向に回転させた際には反発材１０をその分押圧することになり、つりあわせることができるため、ステアリングを操作する人が違和感を感じることはない。
【００２９】
［基板を歪ませない作用］
可動プレート４により、基板５に設けた感圧センサ６を押圧すると、基板５も押圧力を受けることとなるが、図１に示すように、ケース１１に設けた突形状のボス部１１１が感圧センサ６を設けた部分の反対側の面を支持するので、基板５が歪まない。これにより、感圧センサ６が受ける押圧力を基板５が受けることによる弊害が起こらないようにする。
【００３０】
次に、効果を説明する。
【００３１】
実施例の舵角センサにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３２】
（１）ステアリングと同期して回転する回転板２１にスリット２１１を円周上に１８０個設け、スリット２１１と異なる径の円周上にスリット２１２を設け、スリット２１１が位置する回転体の円周上に当てた光を検知して角度信号を出力するよう発光部８３とフォトセンサ８１を設け、スリット２１２が位置する回転体の円周上に当てた光を検知して基準信号を出力する発光部８４とフォトセンサ８２を設け、角度信号と基準信号から操舵角を算出するＣＰＵ９を設けた舵角センサ１において、ステアリングの回転によって押圧力が変化するネジ部２２に係合させた可動プレート４を設け、圧力に応じて圧力信号を出力する感圧センサ６を押圧部に設けたため、ステアリングを中立位置まで戻さなくても、最大１回転させれば再検知、再設定を行うことができる。
また、スリット２１２が検知されるまでの間であっても、圧力信号から角度の算出ができる。
【００３３】
（２）押圧部が、ステアリングの回転により直線運動を行う可動プレート４により感圧センサ６を押圧するようにしたため、圧力信号とステアリングの回転角を比例の関係にでき、適格で用いやすい押圧部にできる。
【００３４】
（３）押圧部が、ステアリングと同期して回転する回転部２を設け、回転部２の外周にネジ部２２を設け、ネジ部２２と係合する可動プレート４を設け、可動プレート４の回転を制限するネジ７及び円筒ボス７１を設け、ステアリングの回転により可動プレート４が直線運動を行って感圧センサ６を押圧するため、省スペースで簡単な構成により直線的な圧力信号の出力を得る事ができ、コストを抑えることができる。
【００３５】
（４）感圧センサ６を基板５上に設けるようにし、可動プレート４により押圧される感圧センサ６を設けた基板５が歪まないように支持するボス部１１１を設けたため、感圧センサ６が繰り返し押されることによる繰り返し応力が基板５に作用しないようにできる。
【００３６】
（５）可動プレート４の感圧センサ６を押圧する側と反対側に別の固定された固定プレート３を設け、可動プレート４が感圧センサ６を押圧する方向と逆の方向に移動すると押圧される反発材１０を設けたため、左右のステアリングの回転の感触が変わらないようにできる。
【００３７】
以上、本発明の舵角センサを実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００３８】
反発材としては、ゴムや反発性のある樹脂、バネなどがあり、感圧センサの押圧に対する反力とつりあうものが望ましい。
【００３９】
例えば、実施例では、角度信号出力手段及び基準信号出力手段として発光部とフォトセンサを用いたが、他の受光素子を用いるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の舵角センサの断面図である。
【図２】実施例の舵角センサの一部切欠断面図である。
【図３】実施例の舵角センサの感圧センサの回路図である。
【図４】実施例の舵角センサの説明図である。
【図５】実施例の舵角センサの感圧センサの出力信号と操舵角の関係を示すグラフである。
【図６】実施例の舵角センサの３つのフォトセンサの出力パルス信号の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１  舵角センサ
１１  ケース
１１１  ボス部
２  回転部
２１  回転板
２１１  スリット
２１２  スリット
２２  ネジ部
３  固定プレート
４  可動プレート
４１  （ネジ部との）係合部
４２  貫通孔
５  基板
６  感圧センサ
６１  アンプ回路
７  ネジ
７１  円筒ボス
８１  フォトセンサ
８２  フォトセンサ
８３  発光部
８４  発光部
９  ＣＰＵ
１０  反発材
【図１】
2004279061.tif 000003
【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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