(57)【要約】【課題】  取り付け位置を変更でき、予め搭載されていない車両でも後付けが可能な操舵角検出装置を提供する。【解決手段】  発光素子２ａと、その発光素子２ａの光を受光する受光レンズ２ｂと、受けた光を検出し演算処理する中央演算装置６とを備えており、操舵時に回転する部品に光を照射し、その反射光を計測することで操舵角を検出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ステアリング部材と、
操舵時に第１ステアリング部材と相対回転する第２ステアリング部材と、
前記第１ステアリング部材に設け、第２ステアリング部材に光を照射する発光部と、
前記第２ステアリング部材に発光部と対向するように設け、発光部から出力された光を反射する被検出部と、
前記発光部と一体に設け、被検出部が反射した光を入力する受光部と、
この受光部に入力された光の状態に応じて、被検出部の移動量を検出する移動量検出部と、
検出された被検出部の移動量に基づいて、ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出部と、
を備えることを特徴とする操舵角検出装置。
【請求項２】
請求項1に記載の操舵角検出装置において、
前記移動量検出部を備える回路基板を設け、
前記発光部と受光部を基板上に実装したことを特徴とする操舵角検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の操舵角検出装置において、
前記発光部および受光部を、ステアリングコラムカバーの外側に固定し、
前記被検出部を、環状に形成し、ステアリングパッドに固定したことを特徴とする操舵角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリング操舵角を検出する操舵角検出手段の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の操舵角検出装置は、ステアリングコラムシャフトに固定した主歯車と噛み合う磁石付きの従動歯車をステアリングパッドに設け、従動歯車の回転に伴う磁界の変化を、ＭＲセンサで検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２１３９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術にあっては、主歯車がステアリングシャフトに固定され、従動歯車とＭＲセンサがステアリングパッドに内設された構造であり、車両への組み付けは製造段階を前提としている。したがって、ステアリング部材への後付けが困難であり、車両に操舵角情報を必要とする車載機器を搭載できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ステアリング部材への後付けを容易とし、車載機器の搭載を可能とする操舵角検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明の操舵角検出装置では、第１ステアリング部材と、操舵時に第１ステアリング部材と相対回転する第２ステアリング部材と、前記第１ステアリング部材に設け、第２ステアリング部材に光を照射する発光部と、前記第２ステアリング部材に発光部と対向するように設け、発光部から出力された光を反射する被検出部と、前記発光部と一体に設け、被検出部が反射した光を入力する受光部と、この受光部に入力された光の状態に応じて、被検出部の移動量を検出する移動量検出部と、検出された被検出部の移動量に基づいて、ステアリングの操舵角を検出する操舵角検出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にあっては、発光部と受光部が第１ステアリング部材に一体に設けられ、第２部材に設けた被検出部は、電源線や信号線等の配線が不要であるため、ステアリング部材への組み付け作業が容易である。したがって、本発明を利用することで、操舵角検出装置が装備されていない車両であっても、操舵角情報を必要とする車載機器の搭載が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は、操舵角検出装置の設置例を示す側面図であり、実施例１の操舵角検出装置１は、検出部２と被検出部４とを備えている。
【０００９】
検出部２は、ステアリングホイール３の車両前方側に位置するステアリングコラムカバー（第１ステアリング部材）５の上面側に設置されている。被検出部４は、ステアリングホイール３と回転軸を同一にし、ステアリングホイール３のステアリングコラムカバー（第２ステアリング部材）５側の底面であるホイール底部３ａに固定され、外周部分である被検出部外周４ａが検出部２と対向している。
【００１０】
図２は、検出部２の斜視図であり、検出部２は、ケーシング２ｆの同一面に面して、発光素子（発光部）２ａと受光レンズ（受光部）２ｂとが設けられている。発光素子２ａは、被検出部４に光を照射するもので、実施例１では、LEDを用いている。受光レンズ２ｂは、被検出部４により反射された発光素子２ａの光を検出部２内に入力する。
【００１１】
検出部２は、受光レンズ２ｂから入力した光の状態に応じて、検出部２に対する被検出部４の相対移動量を検出する。検出された相対移動量は、相対移動量データ信号として、電源・信号ハーネス７を介して中央演算装置（操舵角検出部）６へ出力される。中央演算装置６は、入力した相対移動量データに基づいて、ステアリングホイールの操舵角を検出し、図外の車載機器へ操舵角信号を出力する。
【００１２】
図３は、被検出部４の正面図である。
被検出部４は中央に孔が空いた環状に形成され、ニュートラル位置特定用のスリット４ｂが形成されている。被検出部４の表面は、発光素子２ａが発する光を反射するように設けられるとともに、一定角度刻みに角度検出線４ｃが刻まれている。この角度検出線４ｃは、他の表面と比較して、光を反射しにくいように設けられている。
【００１３】
これらのスリット４ｂおよび角度検出線４ｃは、共に被検出部外周４ａに設けられ、操舵時に検出部２と対向したとき、発光素子２ａの光を受光レンズ２ｂに反射するよう設定されている。
【００１４】
図４は、検出部２においてケーシング２ｆの内部を示す断面図である。
ケーシング２ｆの内部には、光学式イメージセンサ２ｃと回路基板（移動量検出部）２ｅが設けられ、回路基板２ｅ上には、発光素子２ａ、受光レンズ２ｂおよび光学式イメージセンサ２ｃが実装されている。
【００１５】
光学式イメージセンサ２ｃは、受光レンズ２ｂと回路基板２ｅとの間に設置され、受光レンズ２ｂにより集められた光を検知して回路基板２ｅへ出力する。なお、光学式イメージセンサ２ｃの受光面には、受光板２ｄが設置されている。
【００１６】
図５は、操舵角検出装置１の制御ブロック図である。
発光素子２ａが出力した光は、被検出部４表面で反射され、受光レンズ２ｂに集光されて光学式イメージセンサ２ｃへ入力される。上述したように、一定の回転角毎に、被検出部４の回転に伴う反射光の強弱が入力される。
【００１７】
光学式イメージセンサ２ｃでは、入力された光に基づいて、被検出部４の移動量を検出する。この移動量は、ニュートラル位置からの絶対移動量ではなく、移動開始位置からの相対移動量である。検出した相対移動量データは、中央演算装置６へ入力される。
【００１８】
中央演算装置６は、移動量サンプリング処理部６ａと、ゼロ点検出処理部６ｂと、移動量累積処理部６ｃと、変換定数部６ｄと、移動量→操舵角変換部６ｅと、操舵角平均化処理部６ｆとを備えている。
【００１９】
移動量サンプリング処理部６ａは、相対移動量データをサンプリング処理し、サンプリング結果をゼロ点検出処理部６ｂと移動量累積処理部６ｃへ出力する。サンプリングとは、アナログ信号をサンプラー、サンプリングカードまたはスキャナなどを通じて、一定間隔の時間や座標で離散化し，有限の桁数の数値に変換することである。この処理により、アナログ信号である相対移動量データを変換してデジタル処理を可能とする。
【００２０】
ゼロ点検出処理部６ｂは、サンプリング処理したデータを基に、被検出部４のニュートラル位置を検出するゼロ点検出処理を実行し、ゼロ点の検出結果を移動量累積処理部６ｃへ出力する。
【００２１】
移動量累積処理部６ｃは、検出されたゼロ点とサンプリング処理されたデータを基に、ゼロ点からの累積移動量である絶対移動量を算出し、算出結果を移動量→操舵角変換処理部６ｆへ出力する。
【００２２】
変換定数部６ｄは、移動量を操舵角に変換するための変換定数が記憶されている。
【００２３】
移動量→操舵角変換処理部６ｅは、算出された絶対移動量を、変換定数部６ｄに記憶された変換定数を参照して操舵角に変換する処理を実行し、変換結果を操舵角平均化処理部６ｆへ出力する。
【００２４】
操舵角平均化処理部６ｆは、得られた絶対操舵角を平均化処理し、操舵角信号を車載機器の各種アプリケーションへ出力する。
【００２５】
次に、作用を説明する。
［操舵角検出］
ステアリングホイール３のニュートラル時には、発光素子２ａからの光は、被検出部４のスリット４ｂを通過している。運転者の操舵開始によりステアリングホイール３が回転し、これと連動して被検出部４も回転する。
【００２６】
ステアリングホイール３の回転に伴い、ニュートラル時にスリット４ｂを通過していた光は、回転する被検出部４の表面で反射し、受光レンズ２ｂで集光され、受光板２ｄを通して光学式イメージセンサ２ｃに入力される。
【００２７】
被検出部４の回転に伴い、発光素子２ａからの光の反射面は被検出部４上を回転移動し、被検出部４の表面に設けられた角度検出線４ｃを横切っていく。
【００２８】
角度検出線４ｃ上においては、他の被検出部４の他の表面よりも光が反射しにくいため、発光素子２ａからの光が角度検出線４ｃを横切る際には反射光が弱まる。このように、発光素子２ａからの光が角度検出線４ｃを横切るたびに反射光の強度が変化し、これを光学式イメージセンサ２ｃが検出し、中央演算装置６が被検出部４の回転角を算出し、もってステアリングホイール３の操舵角を計測する。
【００２９】
［ステアリングへの組み付け］
図６は、操舵角検出装置１のステアリングへの組み付け方法を示す斜視図であり、組み付け時には、まず初めにステアリングホイール３をステアリングコラムシャフト８から取り外す。
【００３０】
続いて、検出部２のケーシング２ｆを、ステアリングコラムカバー５の上面中央に、発光素子２ａおよび受光レンズ２ｂをステアリングホイール３側に向けて固定する。固定方法としては、ボルト、接着剤およびシール等、任意の方法を用いてよい。
【００３１】
次に、ステアリングコラムカバー５とステアリングホイール３との間に、ニュートラル位置を合わせた状態で被検出部４を挟み、ステアリングコラムシャフト８にステアリングホイール３を取り付ける。
【００３２】
次に効果を説明する。
実施例１の操舵角検出装置１にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
【００３３】
(1) 検出部２のケーシング２ｆをステアリングコラムカバー５に固定した後、被検出部４をステアリングコラムカバー５とステアリングホイール３との間に固定するだけで、ステアリングへの組み付けが完了するため、組み付け作業を容易に実施できる。よって、操舵角検出装置が装備されていない車両であっても、操舵角情報を必要とする車載機器の搭載が可能となる。
【００３４】
(2) 検出部２により、操舵時における被検出部４の移動量を非接触で検出するため、被検出部４側に電源、信号等の配線の取り回しが不要であり、取り付け位置の自由度が高い。また、車両へ後付けした場合でも、ステアリング周りの美観を損なうことがない。
【００３５】
(3) 被検出部４の移動量を光学式イメージセンサ２ｃを用いて検出するため、反射光を精密に測定できる。よって、加工精度に影響されることなく、高い分解能が得られる。
【００３６】
(4) ケーシング２ｆ内に設けた回路基板６ｅ上に、発光素子２ａ、受光レンズ２ｂおよび光学式イメージセンサ２ｃを実装したため、組み付け作業を少ない手順で行うことができる（請求項２に対応する効果）。
【００３７】
(5) 検出部２をステアリングコラムカバー５の上面に固定し、被検出部４をステアリングホイール３のホイール底部３ａに固定したため、検出部２と中央演算装置６とを接続する電源・信号ハーネス７が、操舵時に動いて運転の邪魔になることがない（請求項２に対応する効果）。
【００３８】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【００３９】
例えば、実施例１では、被検出部４の表面に角度検出線４ｃを設けているが、光学式イメージセンサの解像度を上げることにより、角度検出線４ｃを設けずに被検出部４の表面をスキャンして角度を検出してもよい。
【００４０】
また、実施例１では、検出部２をステアリングコラムカバー５の上面に設置し、円板状の被検出部４をステアリングホイール３とステアリングコラムカバー５の間隙に設置しているが、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、被検出部９を中空円筒とし、その外周部を被検出面９ａとし、この被検出面９ａに面して検出部２０をステアリングコラムカバー５に設置してもよい。
【００４１】
また、図８（ａ）に示すように、ホイール底部３ａそのものを被検出部とし、検出部３０をステアリングコラムカバー５内に設置し、ステアリングコラムカバー５のステアリングホイール３側の側面に孔５ａを設け、ホイール底部３ａの回転を検出してもよい。
【００４２】
さらに、図８（ｂ）に示すように、操舵角検出装置１をステアリングコラムカバー５内に設け、ステアリングコラムシャフト８の外周面８ａを被検出部としてもよい。
【００４３】
さらに、図８（ｃ）に示すように、孔５ａからホイール底部３ａの回転を検出する際の操舵角検出装置１は、図８（ｃ）に示すように、検出面側にボルト穴１２ａを形成したフランジ１２を用いて固定することになる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】操舵角検出装置の設置例を示す側面図である。
【図２】操舵角検出装置の斜視図である。
【図３】被検出部の正面図である。
【図４】検出部においてケーシングの内部を示す断面図である。
【図５】操舵角検出装置の制御ブロック図である。
【図６】操舵角検出装置のステアリングへの組み付け方法を示す斜視図である。
【図７】操舵角検出装置の他の設置例である。
【図８】操舵角検出装置の他の設置例である。
【符号の説明】
【００４５】
１  操舵角検出装置
２  検出部
２ａ  発光素子
２ｂ  受光レンズ
２ｃ  光学式イメージセンサ
２ｄ  受光板
２ｅ  回路基盤
２ｆ  ケーシング
３  ステアリングホイール
３ａ  ホイール底部
４  被検出部
４ａ  被検出部外周
４ｂ  スリット
４ｃ  角度検出線
５  ステアリングコラムカバー
６  中央演算装置
６ａ  移動量サンプリング処理部
６ｂ  ゼロ点検出処理部
６ｃ  移動量累積処理部
６ｄ  変換定数部
６ｅ  移動量→操舵角変換処理部
６ｆ  操舵角平均化処理部
７  ハーネス
８  ステアリングコラムシャフト
【図１】
2005147794.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005147794.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005147794.tif 000008
【図７】
2005147794.tif 000009
【図８】
2005147794.tif 000010