(57)【要約】【課題】主に自動車のブレーキペダル等の回転角度検出に用いられる回転角度検出装置に関し、簡易な構成で、確実な回転角度の検出とストップランプの消点灯等が可能なものを提供することを目的とする。【解決手段】磁石１６の回転中心に対して所定角度間隔で、複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを対向配置すると共に、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＬ２を加算または減算して回転角度を検出する第一の制御回路１９と、検出信号Ｌ１とＬ２を除算した後、逆関数に変換して回転体１２の回転角度を検出する第二の制御回路２１と、印加された電圧に応じて、第一の制御回路１９と第二の制御回路２１のいずれを動作させるか切換えるスイッチング回路２４を備えることによって、簡易な構成で、確実な回転角度の検出とストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置２７を得ることができる。【選択図】図１
2012118048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルの回動に伴って回転する回転体と、前記回転体の回転中心に装着された磁石と、前記磁石の回転中心に対して所定角度間隔で所定の間隙を空けて対向配置され検出信号を出力する複数の磁気検出素子と、複数の前記磁気検出素子からの検出信号を加算または減算して前記回転体の回転角度を検出する第一の制御回路と、複数の前記磁気検出素子からの検出信号を除算した後、逆関数に変換して前記回転体の回転角度を検出する第二の制御回路と、印加された電圧に応じて上記第一の制御回路を第二の制御回路のいずれを動作させるか切換えるスイッチング回路を備えた回転角度検出装置。
【請求項２】
前記回転体は主回転体と前記主回転体に連動して回転する副回転体から構成され、前記磁石は、前記主回転体の回転中心に配置された主磁石と前記副回転体の回転中心に配置された副磁石とから構成され、前記磁気検出素子は前記主磁石に所定の間隙を空けて対向配置された主磁気検出素子と前記副磁石に所定の間隙を空けて対向配置された副磁気検出素子とから構成され、前記副磁気検出素子に接続され前記副磁気検出素子から入力された検出信号に応じて電気的接離を行う開閉回路をさらに備えた請求項１記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記回転体は主回転体と前記主回転体に連動して回転する副回転体から構成され、前記磁石は前記主回転体の回転中心に配置された主磁石と前記副回転体の回転中心に配置された副磁石とから構成され、前記磁気検出素子は前記主磁石に所定の間隙を空けて対向配置された主磁気検出素子と前記副磁石に所定の間隙を空けて対向配置された副磁気検出素子とから構成され、前記制御回路と前記副磁気検出素子に接続され前記制御回路から入力されたスイッチング信号と前記副磁気検出素子から入力された検出信号を比較し所定の対応関係から外れている場合は報知信号を出力する比較回路をさらに備えた請求項１記載の回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車のブレーキペダル等の回転角度の検出に用いられる回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転角度検出装置や各種スイッチ等を用いてブレーキペダル等の踏み込み量や回転角度を検出し、車両の多様な制御を行うものが増えている。
【０００３】
このような、従来の回転角度検出装置やストップランプ制御用のプッシュスイッチについて、図１２及び図１３を用いて説明する。
【０００４】
図１２（ａ）は従来の回転角度検出装置の斜視図であり、同図において、略箱型で絶縁樹脂製のケース１内には回転体２が回転可能に収納されると共に、回転体２の一端にはケース１の側面開口部から外方へ突出するレバー２Ａが設けられている。
【０００５】
そして、ケース１内側壁と回転体２の間には、コイル状のばね（図示せず）がやや撓んだ状態で装着され、このばねによって回転体２が所定角度に付勢されて、レバー２Ａが所定の位置に保持されている。
【０００６】
さらに、回転体２には磁石（図示せず）が装着されると共に、この磁石と所定の間隙を空けて、ホール素子等の磁気検出素子（図示せず）がケース１内に対向配置されて、回転角度検出装置５が構成されている。
【０００７】
また、図１２（ｂ）は従来のプッシュスイッチの斜視図であり、同図において、略箱型で絶縁樹脂製のケース６内には作動体７が上下動可能に収納されると共に、作動体７上端の操作軸７Ａがケース６上面から上方へ突出している。
【０００８】
そして、ケース６内底面と作動体７下端の間には、コイル状のばね（図示せず）がやや撓んだ状態で装着され、このばねによって作動体７が上方へ付勢されている。
【０００９】
さらに、ケース６内には作動体７に装着された導電金属製の可動接点（図示せず）や、ケース６に植設された固定接点（図示せず）によって、スイッチ接点が形成されてプッシュスイッチ１０が構成されている。
【００１０】
そして、このように構成された回転角度検出装置５が、図１３の側面図に示すように、自動車のブレーキペダル３１の回動軸近傍の、アーム３１Ａにレバー２Ａが装着されると共に、磁気検出素子がリード線やコネクタ（図示せず）等によって、車両の例えば電圧５Ｖの電子回路（図示せず）等に接続される。
【００１１】
また、プッシュスイッチ１０がブレーキペダル３１の手前に、アーム３１Ａによって操作軸７Ａが押圧された状態で装着されると共に、スイッチ接点がリード線やコネクタ等によって、車両の例えば電圧１２Ｖのバッテリーやストップランプ（図示せず）等に接続される。
【００１２】
つまり、図１３に示すようにブレーキペダル３１が踏み込まれず、シリンダボディ３２内から突出したプッシュロッド３３が伸びた状態では、プッシュスイッチ１０の作動体７がばねを撓めながら押圧操作されて、可動接点が固定接点から離れ、スイッチ接点が電気的に切断された状態となっているため、ストップランプは消灯した状態となっている。
【００１３】
以上の構成において、ブレーキペダル３１が踏み込まれると、アーム３１Ａが回動してプッシュスイッチ１０の操作軸７Ａ先端から離れ、押圧力が除かれるため、ばねの弾性復帰力によって作動体７が元の位置へ移動すると共に、可動接点が固定接点に接触して、スイッチ接点が電気的に接続された状態となり、ストップランプが点灯する。
【００１４】
また、ブレーキペダル３１の回動に伴って、回転角度検出装置５のレバー２Ａが揺動して、ばねを撓めながら回転体２が回転し、回転体２に装着された磁石も回転するため、磁石から対向した磁気検出素子へ流れる磁界の方向が変化する。
【００１５】
そして、この磁気の強弱を磁気検出素子が検出し、磁気検出素子から出力された角度信号によって、車両の電子回路が回転体２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を算出して、この踏み込み量に応じた車両の様々な制御が行われる。
【００１６】
つまり、ブレーキペダル３１の操作によって、プッシュスイッチ１０の作動体７を上下動させ、スイッチ接点の電気的接離を行うことで、ストップランプの消点灯を行うと共に、回転角度検出装置５の回転体２と磁石を回転させ、磁気検出素子が検出した磁気の変化から、電子回路が回転体２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を検出して、車両の様々な制御が行われるようになっている。
【００１７】
なお、この時、例えばイグニションスイッチ（図示せず）等が入れられエンジンが起動した状態では、車両の電子回路から例えば電圧５Ｖが回転角度検出装置５に印加され、これによって上記のような回転体２の回転角度の検出が行われるが、エンジンが停止した状態では、電子回路から回転角度検出装置５に電圧が供給されないため、ブレーキペダル３１を操作しても踏み込み量の検出は行われない。
【００１８】
これに対し、プッシュスイッチ１０は車両のバッテリーに接続され、エンジンが停止した状態でもバッテリーから電圧１２Ｖが供給されているため、エンジン停止時でもブレーキペダル３１を操作すると、ストップランプが点灯するように構成されているものであった。
【００１９】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００１−３１７９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置５やプッシュスイッチ１０においては、これらを車両のブレーキペダル３１に装着する際、回転体２をやや回転させた状態で、回転角度検出装置５をブレーキペダル３１の回動軸近傍に装着すると共に、ブレーキペダル３１が踏み込まれた状態では、スイッチ接点が電気的に確実に接続され、踏み込まれていない状態ではスイッチ接点が電気的に確実に切断されるように、取付け位置を調整しながら、プッシュスイッチ１０をブレーキペダル３１に装着する必要があるため、構成部品数も多く、取付けにも手間がかかってしまうという課題があった。
【００２２】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ブレーキペダル等への装着が容易に行え、簡易な構成で、確実な回転角度の検出とストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために本発明は、特に、回転体に装着された磁石の回転中心に対して所定角度間隔で対向配置された複数の磁気検出素子からの検出信号を加算または減算して回転体の回転角度を検出する第一の制御回路と、複数の磁気検出素子からの検出信号を除算した後、逆関数に変換して回転体の回転角度を検出する第二の制御回路と、印加された電圧に応じて第一の制御回路と第二の制御回路のいずれを動作させるか切換えるスイッチング回路を備えて回転角度検出装置を構成したものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、回転体に装着された磁石の回転中心に対して所定角度間隔で対向配置された複数の磁気検出素子からの検出信号を加算または減算して回転体の回転角度を検出する第一の制御回路と、複数の磁気検出素子からの検出信号を除算した後、逆関数に変換して回転体の回転角度を検出する第二の制御回路と、印加された電圧に応じて第一の制御回路と第二の制御回路のいずれを動作させるか切換えるスイッチング回路を備える。
【００２５】
これによって、スイッチング回路が、エンジン起動時には比較的電流の大きな第二の制御回路に切換え、車両の電子回路からの電圧を用いて高精度な回転角度の検出を行うことができる。また、エンジン停止時のバッテリーからの電圧を用いる場合には、スイッチング回路が第一の制御回路に切換え、電流の小さな第一の制御回路によって回転角度の検出を行うことができる。つまり、バッテリーの消耗を防ぎ確実な回転角度の検出が行えると共に、ストップランプの消点灯を行うための接離信号も、第一の制御回路や第二の制御回路から出力できるため、プッシュスイッチ等の他の部品が不要となり、簡易な構成で、ブレーキペダル等への装着も容易に行うことができ、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図
【図２】同分解斜視図
【図３】同部分斜視図
【図４】同ブロック回路図
【図５】同側面図
【図６】同波形図
【図７】同波形図
【図８】本発明の他の実施の形態による回転角度検出装置の断面図
【図９】同分解斜視図
【図１０】同ブロック回路図
【図１１】同ブロック回路図
【図１２】従来の回転角度検出装置とプッシュスイッチの斜視図
【図１３】同側面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１１を用いて説明する。
【００２８】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１は上面開口で略箱型のポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製のケース、１２は略円柱状で同じく絶縁樹脂製の回転体で、回転体１２下面に突出した回転軸１２Ａが、略円筒状で含油金属製のスペーサ１３を介してケース１１内底面に挿入されて、回転体１２がケース１１内に回転可能に収納されている。
【００２９】
また、１４は鋼板等の金属製のレバーで、レバー１４の一端がケース１１下面から突出した回転軸１２Ａ下端に、かしめ等によって固着されると共に、レバー１４の他端はケース１１外方へ延出している。
【００３０】
そして、１５はコイル状に巻回された鋼線または銅合金製のばねで、やや捩られた状態のばね１５の上端が回転体１２に、下端がケース１１内底面に各々係止され、このばね１５によって回転体１２が所定角度に付勢されて、レバー１４が所定の位置に保持されている。
【００３１】
さらに、１６は略直方体状でフェライトやＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等の磁石で、この磁石１６が左右すなわち水平方向にＮ極とＳ極を向けて、中心が回転体１２の回転中心に一致するように、接着やインサート成形等によって回転体１２上面に装着固定されている。
【００３２】
そして、１７は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面には銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、回転体１２上面に水平になるようにして、ケース１１上方に収納されている。
【００３３】
また、１８は角度センサで、図３の部分斜視図に示すように、検出面に対して垂直方向の磁気を検出するホール素子やＧＭＲ素子等の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが、磁石１６の回転中心に対して、所定角度間隔、例えば９０度の間隔で配置されて形成されると共に、この角度センサ１８が磁石１６真上の配線基板１７下面の配線パターンに半田付け等によって実装され、磁石１６と所定の間隙を空けて対向配置されている。
【００３４】
また、１９は同じく配線基板１７に実装された第一の制御回路で、オペアンプやコンパレータ等の制御部１９Ａと、同じく演算部１９Ｂ、設定部２０から形成されると共に、演算部１９Ｂが磁気検出素子１８Ａと１８Ｂに、演算部１９Ｂと設定部２０が制御部１９Ａに各々接続されている。
【００３５】
さらに、２１は配線基板１７に実装された第二の制御回路で、図４のブロック回路図に示すように、マイコン等の制御部２１Ａと、Ａ／Ｄコンバータ等の変換部２１Ｂ、固定または可変抵抗器や所定の基準値を記憶するメモリ等の設定部２０から形成されると共に、変換部２１Ｂが磁気検出素子１８Ａと１８Ｂに、変換部２１Ｂと設定部２０が制御部２１Ａに各々接続されている。
【００３６】
そして、２２は接点式のリレーや、ＧａＮやＳｉＣ等を用いた半導体リレー等の開閉回路、２３はバリスタやツェナーダイオード等の保護回路、２４はリレーやＦＥＴ等のスイッチング回路で、開閉回路２２が制御部２１Ａと１９Ａに接続されると共に、保護回路２３がスイッチング回路２４を介して角度センサ１８に接続されている。
【００３７】
また、２５は略Ｌ字状で銅合金等の端子で、ケース１１側面にインサート成形等によって植設されると共に、複数の端子２５の一端が配線パターンを介して、例えば端子２５Ａと２５Ｂが保護回路２３に、端子２５Ｃと２５Ｄが制御部２１Ａと１９Ａに、端子２５Ｅが開閉回路２２に各々接続されると共に、端子２５の他端が略角筒状のコネクタ部１１Ａ内に延出している。
【００３８】
さらに、２６は鉄板等のカバーで、このカバー２６がケース１１の上面開口部を覆うと共に、ケース１１上面にかしめ等によって固着されて、回転角度検出装置２７が構成されている。
【００３９】
そして、このように構成された回転角度検出装置２７が、図５の側面図に示すように、自動車のブレーキペダル３１の回動軸近傍の、アーム３１Ａにレバー１４が装着されると共に、複数の端子２５がコネクタやリード線（図示せず）等によって、例えば端子２５Ａが車両の電圧５Ｖの電子回路（図示せず）に、端子２５Ｂが電圧１２Ｖのバッテリーに、端子２５Ｆがグランド電位に、端子２５Ｃと２５Ｄが電子回路に、端子２５Ｅがストップランプ（図示せず）等に各々接続されて、自動車に装着される。
【００４０】
なお、図５に示すようにブレーキペダル３１が踏み込まれず、シリンダボディ３２内から突出したプッシュロッド３３が伸びた、端子２５Ｅを介してストップランプに接続された開閉回路２２が、電気的に切断された状態となっているため、ストップランプは消灯した状態となっている。
【００４１】
また、この時、例えばイグニションスイッチ（図示せず）等が入れられ、車両のエンジンが起動した状態では、端子２５Ａに電子回路から５Ｖの電圧が印加されているため、スイッチング回路２４は第二の制御回路２１側に切換わり、第二の制御回路２１に電圧５Ｖが供給された状態となっている。
【００４２】
以上の構成において、ブレーキペダル３１が踏み込まれると、このブレーキペダル３１の回動に伴って、レバー１４が揺動して、ばね１５を捩りながら回転体１２が所定角度、例えば５０度前後まで回転し、この回転中心に装着された磁石１６も回転するため、磁石１６の磁界の方向が変化し、これを磁石１６真上に対向配置された磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出する。
【００４３】
そして、例えば、磁石１６と対向した磁気検出素子１８Ａからは、図６（ａ）の波形図に示すような正弦波の検出信号Ｌ１が、磁気検出素子１８Ａと９０度の間隔で配置された磁気検出素子１８Ｂからは、余弦波の検出信号Ｌ２が各々第二の制御回路２１の変換部２１Ｂに出力され、変換部２１Ｂでアナログ信号の検出信号Ｌ１とＬ２がデジタル信号に変換される。
【００４４】
そして、制御部２１Ａは、変換部２１Ｂから入力されたデジタル信号を、まず、図６（ｂ）に示すような、例えば検出信号Ｌ１を検出信号Ｌ２で除算して正接波の演算信号Ｍ１や、検出信号Ｌ２を検出信号Ｌ１で除算して演算信号Ｍ１と逆数の演算信号Ｍ２を各々算出する。
【００４５】
さらに、この後、制御部２１Ａは、演算信号Ｍ１やＭ２を逆関数に変換して、図６（ｃ）に示すような、直線状の変換信号Ｎ１やＮ２と、検出信号Ｌ１やＬ２の正負や大小関係から回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を算出する。そして、制御部２１Ａは、回転体１２の回転角度に対応し、この角度信号が端子２５Ｃから自動車本体の電子回路へ出力され、この角度信号により踏み込み量に応じた車両の様々な制御が行われる。
【００４６】
そして、この時、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＬ２がデジタル信号に変換され、制御部２１Ａによって除算された後、逆関数に変換された変換信号Ｎ１やＮ２は直線状に変化するものとなるため、高精度な回転角度の検出が行えるようになっている。
【００４７】
また、この時、ブレーキペダル３１がやや踏み込まれ、回転体１２が所定角度、例えば３〜１０度前後回転した状態になると、第二の制御回路２１がこの回転角度を検出し、制御部２１Ａから開閉回路２２へ所定の接離信号が出力され、この接離信号によって開閉回路２２が電気的に接続された状態となって、ストップランプが点灯する。
【００４８】
なお、ブレーキペダル３１から足を離すと、ブレーキペダル３１が元の位置に戻ると共に、回転体１２とケース１１の間に装着されたばね１５によって、回転体１２が所定角度に付勢されて、レバー１４が元の位置に復帰し、制御部２１Ａから接離信号が出力されて、開閉回路２２が切断された状態となり、ストップランプが消灯する。
【００４９】
つまり、エンジンが起動し、スイッチング回路２４が第二の制御回路２１側に切換わった状態では、第二の制御回路２１が磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出した磁石１６の磁気の変化から、回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を検出し、これを角度信号として電子回路へ出力すると共に、ブレーキペダル３１の踏み込み量に応じて、接離信号を出力して開閉回路２２の電気的接離を行い、これによってストップランプの消点灯が行われるように構成されている。
【００５０】
なお、この時、電圧５Ｖが供給された第二の制御回路２１において、変換部２１Ｂが磁気検出素子１８Ａと１８Ｂの検出信号Ｌ１とＬ２をデジタル信号に変換する際には、１０ｍＡ前後の電流が流れる。さらに、制御部２１Ａでデジタル信号と共に、これらを除算し演算信号Ｍ１やＭ２を算出した後、逆関数の変換信号Ｎ１やＮ２に変換する際には、１５ｍＡ前後の比較的大きな電流が流れる。このように、第二の制御回路２１は比較的大きな電流が流れるが、直線状の変換信号Ｎ１やＮ２による高精度な回転角度の検出が可能なものとなっている。
【００５１】
これに対し、例えばイグニションスイッチ等が切られ、車両のエンジンが停止した状態になると、端子２５Ａには電子回路からの電圧が供給されず、端子２５Ｂにバッテリーから１２Ｖの電圧が供給された状態となるため、スイッチング回路２４がこれを検出して第一の制御回路１９側に切換わり、第一の制御回路１９に電圧１２Ｖが供給される。
【００５２】
また、このようにエンジンが停止した状態で、ブレーキペダル３１が踏み込まれた場合にも、回転体１２の回転に伴う磁石１６の磁界の方向の変化を、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出するが、磁石１６と対向した磁気検出素子１８Ａからの、図７（ａ）の波形図に示すような正弦波の検出信号Ｌ１と、磁気検出素子１８Ａと９０度の間隔で配置された、磁気検出素子１８Ｂからの余弦波の検出信号Ｌ２は、各々第一の制御回路１９の演算部１９Ｂに出力される。
【００５３】
そして、この検出信号Ｌ１と検出信号Ｌ２を演算部１９Ｂが加算あるいは減算して、例えば図７（ｂ）に示すような、検出信号Ｌ２から検出信号Ｌ１を減算して演算信号Ｐ１を、加算して演算信号Ｐ２を各々算出し、この演算信号Ｐ１やＰ２から制御部１９Ａが回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を算出して、この角度信号が端子２５Ｄから電子回路へ出力され、踏み込み量に応じた車両の様々な制御が行われる。
【００５４】
なお、この時、検出信号Ｌ１とＬ２を加算または減算して算出された演算信号Ｐ１やＰ２は、例えば演算信号Ｐ１は、実際にブレーキペダル３１が踏み込まれ、回転体１２が回転する角度である０〜６０度前後の間は、ほぼ直線状に変化するものとなるため、この角度の間は高精度な回転角度の検出が行えるようになっている。
【００５５】
また、ブレーキペダル３１がやや踏み込まれ、回転体１２が所定角度、例えば３〜１０度前後回転した状態になると、第一の制御回路１９がこの回転角度を検出し、制御部１９Ａから開閉回路２２へ所定の接離信号が出力され、この接離信号によって開閉回路２２が電気的に接続された状態となって、ストップランプが点灯する。
【００５６】
さらに、ブレーキペダル３１から足を離すと、ブレーキペダル３１が元の位置に戻ると共に、ばね１５によって回転体１２が所定角度に付勢されて、レバー１４が元の位置に復帰し、制御部１９Ａから接離信号が出力されて、開閉回路２２が切断された状態となり、ストップランプが消灯する。
【００５７】
つまり、エンジンが停止し、スイッチング回路２４が第一の制御回路１９側に切換わった状態では、第一の制御回路１９が磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出した磁石１６の磁気の変化から、回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を検出し、これを角度信号として電子回路へ出力すると共に、ブレーキペダル３１の踏み込み量に応じて、接離信号を出力して開閉回路２２の電気的接離を行い、これによってストップランプの消点灯が行われるように構成されている。
【００５８】
そして、この時、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＬ２を、加算または減算する第一の制御回路１９の演算部１９Ｂと、算出された演算信号Ｐ１やＰ２から回転角度を検出する制御部１９Ａには、各々２０μＡ前後の小さな電流しか流れないため、エンジン停止時のバッテリーの消耗を少なくできると共に、ほぼ直線状の演算信号Ｐ１やＰ２から回転角度を検出することによって、実際にブレーキペダル３１が踏み込まれる間は、比較的高精度な回転角度の検出が行えるようになっている。
【００５９】
すなわち、エンジンが起動している場合には、スイッチング回路２４が第二の制御回路２１側に切換わり、比較的電流の大きな第二の制御回路２１によって、高精度な回転角度の検出を行うことができると共に、エンジン停止時には、スイッチング回路２４が第一の制御回路１９側に切換わり、電流の小さな第一の制御回路１９によって回転角度の検出を行うことで、バッテリーの消耗を防ぎ確実な回転角度の検出が行えるように構成されている。
【００６０】
また、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出した磁石１６の磁気の変化から、第二の制御回路２１や第一の制御回路１９が回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を検出し、これを角度信号として電子回路へ出力すると共に、ブレーキペダル３１の踏み込み量に応じて、所定の接離信号を出力して開閉回路２２の電気的接離を行い、これによってストップランプを消点灯するようになっている。
【００６１】
したがって、ストップランプを消点灯するためのプッシュスイッチ等の他の部品を設ける必要はなく、ブレーキペダル３１の回動軸近傍に装着した一つの回転角度検出装置２７のみで、ブレーキペダル３１の踏み込み量の検出も、ストップランプの消点灯も行うことが可能となるため、使用する部品数も少なく、簡易で安価な構成にできると共に、ブレーキペダル３１への装着も、短時間で容易に行うことができる。
【００６２】
さらに、回転体１２に装着された磁石１６の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを対向配置すると共に、第二の制御回路２１や第一の制御回路１９が、複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＬ２を演算あるいは変換し、直線状の変換信号Ｎ１やＮ２、あるいは、ほぼ直線状の演算信号Ｐ１やＰ２を用いて回転体１２の回転角度を検出することによって、誤差が少なく、高精度な回転角度の検出が行えるように構成されている。
【００６３】
さらに、本発明による他の実施の形態の回転角度検出装置６５について、説明する。
【００６４】
図８は回転角度検出装置６５の断面図で、図９は回転角度検出装置６５の分解斜視図である。
【００６５】
ここで、回転角度検出装置６５は、回転角度検出装置２７と比較し、以下の点が主として異なる。
【００６６】
まず、回転体１２に代えて、主回転体５１と、主回転体５１に連動して回転する副回転体５２を備えている。また、磁石１６に代えて、主磁石５３と副磁石５４を備えている。さらに、角度センサ１８に代えて、主角度センサ５５と副角度センサ５６を備えている。そして、端子２５に代えて端子５８を備えている。
【００６７】
この回転角度検出装置６５は、主角度センサ５５と副角度センサ５６で主回転体５１の回転角度を検出できるので、主角度センサ５５と副角度センサ５６のいずれかが故障したとしても、角度信号の出力あるいはストップランプの点灯制御の片方を正しく行うことができるという利点がある。
【００６８】
次に、各構成部品について説明する。
【００６９】
ここで、主回転体５１は歯車で外縁に所定のピッチの歯を備え、副回転体５２も歯車で、外縁に主回転体５１とほぼ同等のピッチで歯を備えている。この主回転体５１と副回転体５２は互いの歯が噛み合い連動して回転するもので、副回転体５２の直径は主回転体５１の直径より小さい。そのため、主回転体５１と副回転体５２が連動して回転する際に、副回転体５２の回転数は主回転体５１の回転数より多くなる。
【００７０】
また、主磁石５３と副磁石５４は、略直方体状でフェライトあるいはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等を材料とする。ここで、主磁石５３が主回転体５１の回転中心に配置され、副磁石５４が副回転体５２の回転中心に配置され、これらの主磁石５３と副磁石５４は水平面方向にＳ極、Ｎ極を備える。例えば右端がＳ極、左端がＮ極である。そして、主磁石５３と副磁石５４は、主回転体５１、副回転体５２の回転に伴い、それぞれ回転する。
【００７１】
そして、主角度センサ５５が主磁石５３に所定の間隙を空けて対向配置され、副角度センサ５６が副磁石５４に所定の間隙を空けて対向配置される。ここで、主角度センサ５５には、検出面に対して垂直方向の磁気を検出するホール素子あるいはＧＭＲ素子等の主磁気検出素子５５Ａと５５Ｂが、主磁石５３の回転中心に対して、所定角度間隔、例えば９０度の間隔で配置される。同様に副角度センサ５６には、副磁気検出素子５６Ａと５６Ｂが、所定角度間隔、例えば９０度の間隔で配置される。
【００７２】
次に図１０を用いて、内蔵回路６６の構成を説明する。
【００７３】
同図において、内蔵回路６６は、主角度センサ５５と、副角度センサ５６と、第一の制御回路１９１と、設定部２０と、第二の制御回路２１１と、開閉回路２２と、保護回路２３と、スイッチング回路２４と、端子５８の一端となる端子５８Ａ〜５８Ｇとを備えている。
【００７４】
ここで、主角度センサ５５はスイッチング回路２４を介して、保護回路２３に接続される。保護回路２３は、端子５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｆが接続され、端子５８Ａが車両の電圧５Ｖの電子回路に、端子５８Ｂが電圧１２Ｖのバッテリーに、端子５８Ｆはグランド電位に、さらに接続される。そして、主角度センサ５５に供給される電圧は、エンジンオンの際は電圧５Ｖに、エンジンオフの際は電圧１２Ｖに、スイッチング回路２４で切換えられる。
【００７５】
ここで、エンジンオフの際は第一の制御回路１９１が動作する。
【００７６】
主角度センサ５５の主磁気検出素子５５Ａ、５５Ｂから出力された検出信号は演算部１９Ｂに入力される。演算部１９Ｂは検出信号を加算あるいは減算して、演算信号を生成し、制御部１９Ａに出力する。制御部１９Ａは演算信号を基に、端子５８Ｃに角度信号を出力する。
【００７７】
そして、エンジンオンの際は第二の制御回路２１１が動作する。
【００７８】
主角度センサ５５の主磁気検出素子５５Ａ、５５Ｂから出力された検出信号は変換部２１Ｂに入力される。そして、変換部２１Ｂで、検出信号がデジタル信号に変換され、デジタル信号が制御部２１Ａに入力される。制御部２１Ａでは、デジタル信号を基に除算した後、逆変換して主回転体５１の回転角度を算定し端子５８Ｇに角度信号を出力する。
【００７９】
また、保護回路２３は、主角度センサ５５と共に副角度センサ５６に接続されている。ここで副角度センサ５６には電圧１２Ｖの電源が供給される。
【００８０】
ここで、副角度センサ５６は副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂを備えており、副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂは開閉回路２２に接続され、副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂから出力された検出信号は開閉回路２２に入力される。開閉回路２２は、検出信号によって電気的に接続された状態か否かが切換わり、ストップランプを点灯あるいは消灯する。
【００８１】
なお、第一の制御回路１９１、第二の制御回路２１１は、回転角度検出装置２７の第一の制御回路１９、第二の制御回路２１と異なり、スイッチング信号を出力しないものである。それ以外の第一の制御回路１９１、第二の制御回路２１１の処理は回転角度検出装置２７の第一の制御回路１９、第二の制御回路２１と同様である。
【００８２】
また、内蔵回路６６に代えて、図１１の内蔵回路６７のように構成しても良い。
【００８３】
ここで、内蔵回路６７の構成は内蔵回路６６の構成に比べ、比較回路５７が加えられており、比較回路５７により、主角度センサ５５と、副角度センサ５６のいずれかが故障していることを判定することができる。そして、内蔵回路６７の第一の制御回路１９２、第二の制御回路２１２は、内蔵回路６６の第一の制御回路１９１、第二の制御回路２１１と異なり、スイッチング信号を出力するものである。
【００８４】
ここで、比較回路５７は副角度センサ５６と第一の制御回路１９２、第二の制御回路２１２と端子５８Ｅに接続される。そして、比較回路５７には第一の制御回路１９２あるいは第二の制御回路２１２からスイッチング信号が入力されると共に、副角度センサ５６から出力された検出信号が入力される。
【００８５】
この比較回路５７は、第一の制御回路１９２あるいは第二の制御回路２１２から出力されたスイッチング信号と副角度センサ５６から出力された検出信号を比較し、所定の対応関係にある場合は、主角度センサ５５、副角度センサ５６は共に正常であると判定する。
【００８６】
一方、所定の対応関係から外れている場合は、比較回路５７は、主角度センサ５５と副角度センサ５６のいずれかが故障していると判定し、報知信号を端子５８Ｅから出力する。所定の対応関係にあるか否かは設定部２０に記憶された所定の基準値を用いて判定する。あるいは、比較回路５７の内部に論理回路などで構成し、判定しても良い。なお、比較回路５７は、第一の制御回路１９２あるいは第二の制御回路２１２に内蔵して構成しても良く、車両の電子回路側に設けた構成としても良い。
【００８７】
なお、以上の説明では、磁気検出素子１８Ａ、１８Ｂを一体に形成した角度センサ１８あるいは、主磁気検出素子５５Ａ、５５Ｂを一体に形成した主角度センサ５５、副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂを一体に形成した副角度センサ５６を用いるものとして説明したが、磁気検出素子１８Ａ、１８Ｂ、主磁気検出素子５５Ａ、５５Ｂ、副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂは配線基板１７に直接実装しても良い。
【００８８】
そして、配線基板１７には角度センサ１８、主角度センサ５５、副角度センサ５６のみを設け、その他の第一の制御回路１９、１９１、１９２や開閉回路２２等は車両の電子回路側に設けた構成としても良い。
【００８９】
さらに、第一の制御回路１９、１９１、１９２や第二の制御回路２１、２１１、２１２、開閉回路２２、保護回路２３、スイッチング回路２４を一体のパッケージに形成した構成としても、本発明の実施は可能である。
【００９０】
なお、スイッチング回路２４が第一の制御回路１９側に切換わり、バッテリーを用いて回転角度の検出を行う場合には、例えばスイッチング回路２４が所定の間隔で１２Ｖと０Ｖに切換わる等の、いわゆる間欠動作をすることによって、さらにバッテリーの消耗を少なくすることが可能となる。
【００９１】
また、演算部１９Ｂに代えて制御部１９Ａが除算を行う構成としても良い。
【００９２】
また、回転角度検出装置２７、６５を用いて、主にブレーキペダル３１の踏み込み量の検出と、ストップランプの消点灯を行う構成について説明したが、この他にもクラッチペダルやアクセルペダル等、様々な車両のペダルの動作を検出する構成としても、本発明の実施は可能である。
【００９３】
また、略円柱状の磁石を用いた構成や、あるいはＮ極とＳ極を垂直方向に形成した磁石を用いた構成としても、本発明の実施は可能である。
【００９４】
また、垂直方向の磁気を検出するホール素子やＧＭＲ素子等の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを、９０度の間隔で磁石１６に対向配置した構成について説明したが、４５度の間隔で配置された水平方向の磁気を検出するＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子等の磁気検出素子を用いて、これによって回転体１２の回転角度を検出する構成としてもよい。
【００９５】
このように本実施の形態によれば、磁石１６の回転中心に対して所定角度間隔で、複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを対向配置すると共に、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＬ２を加算または減算して回転角度を検出する第一の制御回路１９と、検出信号Ｌ１とＬ２を除算した後、逆関数に変換して回転体１２の回転角度を検出する第二の制御回路２１と、印加された電圧に応じて第一の制御回路１９と第二の制御回路２１のいずれを動作させるか切換えるスイッチング回路２４を設けることによって、バッテリーの消耗を防ぎ確実な回転角度の検出が行えると共に、簡易な構成で、ブレーキペダル３１等への装着も容易に行うことができ、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置２７を得ることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明による回転角度検出装置は、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に自動車のブレーキペダル等の操作用として有用である。
【符号の説明】
【００９７】
１１  ケース
１１Ａ  コネクタ部
１２  回転体
１２Ａ  回転軸
１３  スペーサ
１４  レバー
１５  ばね
１６  磁石
１７  配線基板
１８  角度センサ
１８Ａ、１８Ｂ  磁気検出素子
１９、１９１、１９２  第一の制御回路
１９Ａ  制御部
１９Ｂ  演算部
２０  設定部
２１、２１１、２１２  第二の制御回路
２１Ａ  制御部
２１Ｂ  変換部
２２  開閉回路
２３  保護回路
２４  スイッチング回路
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅ、２５Ｆ、５８、５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄ、５８Ｅ、５８Ｆ、５８Ｇ  端子
２６  カバー
２７、６５  回転角度検出装置
３１  ブレーキペダル
３１Ａ  アーム
３２  シリンダボディ
３３  プッシュロッド
５１  主回転体
５２  副回転体
５３  主磁石
５４  副磁石
５５  主角度センサ
５５Ａ、５５Ｂ  主磁気検出素子
５６  副角度センサ
５６Ａ、５６Ｂ  副磁気検出素子
６６、６７  内蔵回路
【図１】
2012118048.tif 000003
【図２】
2012118048.tif 000004
【図３】
2012118048.tif 000005
【図４】
2012118048.tif 000006
【図５】
2012118048.tif 000007
【図６】
2012118048.tif 000008
【図７】
2012118048.tif 000009
【図８】
2012118048.tif 000010
【図９】
2012118048.tif 000011
【図１０】
2012118048.tif 000012
【図１１】
2012118048.tif 000013
【図１２】
2012118048.tif 000014
【図１３】
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