(57)【要約】【課題】外部電源装置を要することなく、車両の操作部の操作量を検出することができる検出装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る検出装置は、車両の操作部に連動して容量値が変化する容量部と、前記容量部の容量値を検出する検出部と、前記車両の操作部の運動エネルギーを用いて発電する発電部と、前記発電部により発電された電力を動作電源として前記検出部に供給する電源部とを備える。前記発電部は、例えば、円形状に形成されると共に外周において周方向に間隔をあけて配列された複数の発電用突出部を有し、前記車両の操作部に連動して回転する発電用円形部と、前記発電用円形部が回転することで前記発電用突出部により押圧されるように前記発電用円形部の外周に近接して配置された発電用圧電素子とを備える。【選択図】図１
2016118451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操作部に連動して容量値が変化する容量部と、
前記容量部の容量値を検出する検出部と、
前記車両の操作部の運動エネルギーを用いて発電する発電部と、
前記発電部により発電された電力を動作電源として前記検出部に供給する電源部と、
を備える検出装置。
【請求項２】
前記発電部は、
円形状に形成されると共に外周において周方向に間隔をあけて配列された複数の発電用突出部を有し、前記車両の操作部に連動して回転する発電用円形部と、
前記発電用円形部が回転することで前記発電用突出部により押圧されるように前記発電用円形部の外周に近接して配置された発電用圧電素子と、
を備える、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
円形状に形成されると共に外周において周方向に間隔をあけて配列された複数の検出用突出部を有し、前記車両の操作部に連動して回転する検出用円形部と、
前記検出用円形部が回転することで前記検出用突出部により押圧されるように前記検出用円形部の外周に近接して配置された検出用圧電素子と、
前記電源部から電力の供給を受けて動作し、前記検出用圧電素子の出力信号に応答して前記検出部の検出結果を送信する送信部と、
を更に備える、請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記容量部は、可変コンデンサを備え、
前記検出部は、
前記可変コンデンサの電極間の電圧が一定の電圧範囲内で増減するように、前記可変コンデンサを電流駆動する駆動部と、
前記可変コンデンサの電極間の電圧が増減することにより形成されるパルス信号の周波数を計測し、前記パルス信号の周波数を前記容量値の検出結果として出力する計測部と、
を備えた、請求項１から３の何れか１項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記駆動部は、前記車両の車速に応じて、前記可変コンデンサを駆動するための電流値を切り替える、請求項４に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のハンドル等の操作量を検出する検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二輪車両には、ハンドルやスロットルの操作量を検出するための検出装置が備えられているものがある。この種の検出装置には、スライド抵抗や磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いたものがある。これらの検出装置によれば、ハンドル等の操作量は抵抗値として検出される。また、容量を用いた角度センサも知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５８１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来の検出装置によれば、ハンドル等の操作量を示す抵抗値または容量値を読み取るための回路に動作電源を供給する必要上、外部電源装置を別途必要とする。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外部電源装置を要することなく、車両の操作部の操作量を検出することができる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】
【０００６】
本発明の一態様に係る検出装置は、車両の操作部に連動して容量値が変化する容量部と、前記容量部の容量値を検出する検出部と、前記車両の操作部の運動エネルギーを用いて発電する発電部と、前記発電部により発電された電力を動作電源として前記検出部に供給する電源部と、を備える検出装置の構成を有する。
【０００７】
前記検出装置において、例えば、前記発電部は、円形状に形成されると共に外周において周方向に間隔をあけて配列された複数の発電用突出部を有し、前記車両の操作部に連動して回転する発電用円形部と、前記発電用円形部が回転することで前記発電用突出部により押圧されるように前記発電用円形部の外周に近接して配置された発電用圧電素子と、を備える。
【０００８】
前記検出装置において、例えば、円形状に形成されると共に外周において周方向に間隔をあけて配列された複数の検出用突出部を有し、前記車両の操作部に連動して回転する検出用円形部と、前記検出用円形部が回転することで前記検出用突出部により押圧されるように前記検出用円形部の外周に近接して配置された検出用圧電素子と、前記電源部から電力の供給を受けて動作し、前記検出用圧電素子の出力信号に応答して前記検出部の検出結果を送信する送信部と、を更に備える。
【０００９】
前記検出装置において、例えば、前記容量部は、可変コンデンサを備え、前記検出部は、前記可変コンデンサの電極間の電圧が一定の電圧範囲内で増減するように、前記可変コンデンサを電流駆動する駆動部と、前記可変コンデンサの電極間の電圧が増減することにより形成されるパルス信号の周波数を計測し、前記パルス信号の周波数を前記容量値の検出結果として出力する計測部と、を備える。
【００１０】
前記検出装置において、例えば、前記駆動部は、前記車両の車速に応じて、前記可変コンデンサを駆動するための電流値を切り替える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、外部電源を要することなく、車両の操作部の操作量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による検出装置が備える容量部と発電部の構造の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による検出装置が備える発電部の構成を補足説明するための図であり、（Ａ）は、発電部の駆動形態を説明するための図であり、（Ｂ）は、発電部が発生させる発電電圧の波形の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による検出装置が備える容量部の動作を説明するための図であり、（Ａ）は、ハンドルの操作角が０°である場合の可変コンデンサの対向電極の重なり角を示し、（Ｂ）は、ハンドルの操作角が−４５°である場合の可変コンデンサの対向電極の重なり角を示し、ハンドルの操作角が＋４５°である場合の可変コンデンサの対向電極の重なり角を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による検出装置が備える検出部の動作を説明するための図であり、（Ａ）は、可変コンデンサの対向電極間の電圧と、その電圧の波形から生成されるパルスとの関係を示し、（Ｂ）は、ハンドルの操作角とパルスの周波数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による検出装置１００の構成の一例を概略的に示す図である。検出装置１００は、車両（図示なし）の操作部２００の操作量を、可変コンデンサの対向電極の重なり量に反映させ、その対向電極が形成する容量から上記操作量を検出する。以下では、車両の操作部２００として二輪車のハンドルを想定し、操作部２００の操作量は、二輪車のハンドルの操作角であるものとする。ただし、操作部２００は、二輪車のハンドルに限定されず、車両のスロットル等、任意の車両の任意の操作部であり得る。
【００１４】
検出装置１００は、容量部１１０、検出部１２０、発電部１３０、電源部１４０、送信部１５０、アンテナ１６０を備えている。
容量部１１０は、可変コンデンサ１１１を備えて構成される。後述する図２に示すように、可変コンデンサ１１１は、対向電極として、半円形状の二枚の金属板１１１Ａ，１１１Ｂを備えている。金属板１１１Ａおよび金属板１１１Ｂは、一定の間隔を隔てて互いに対向するように並行状に配置され、且つ、模式的に示された支持軸Ｊ１と直交するように配置されている。
【００１５】
本実施形態では、金属板１１１Ｂは、支持軸Ｊ１に固定されており、支持軸Ｊ１は、車両の操作部２００の操作に連動して回転する。支持軸Ｊ１が回転すると、金属板１１１Ａも回転する。従って、金属板１１１Ｂは、車両の操作部２００の操作に連動して回転する。金属板１１１Ａが回転すると、金属板１１１Ａの回転角に応じて、金属板１１１Ａと金属板１１１Ｂとの間の重なり角が変化する。金属板１１１Ａと金属板１１１Ｂとの間の重なり角が変化すると、これら金属板１１１Ａ，１１１Ｂによって形成される可変コンデンサ１１１の容量値、即ち、容量部１１０の容量値が変化する。従って、容量部１１０の容量値は、操作部２００の操作に連動して変化し、操作部２００の操作量（即ち、ハンドルの操作角）に応じた値となる。
【００１６】
ただし、この例に限定されず、車両の操作部２００の操作量に応じた容量値を得ることができることを限度に、容量部１１０は任意に構成し得る。例えば、本実施形態では、容量部１１０が金属板１１１Ａ，１１１Ｂの二枚の金属板を備えるものとしているが、金属板１１１Ａに相当する複数の金属板と、金属板１１１Ｂに相当する複数の金属板とから容量部１１０を構成してもよい。この場合、好ましくは、金属板１１１Ａに相当する複数の金属板のそれぞれと、金属板１１１Ｂに相当する複数の金属板のそれぞれとが交互に配置される。また、例えば、容量部１１０は、相互に容量値の異なる複数の固定コンデンサと、これら複数の固定コンデンサの一つまたは任意の組み合わせを操作部２００の操作量に応じて選択する選択器とから構成されてもよい。
【００１７】
説明を図１に戻す。検出部１２０は、容量部１１０の容量値を検出するための要素である。検出部１２０は、駆動部１２１と計測部１２２とを備えている。駆動部１２１は、容量部１１０を構成する可変コンデンサ１１１の金属板１１１Ａと金属板１１１Ｂとの間の電圧が、後述する所定値Ｖｔｈ１と所定値Ｖｔｈ２とで規定される一定の電圧範囲内で増減するように、可変コンデンサ１１１を電流駆動するための要素である。計測部１２２は、可変コンデンサ１１１の金属板１１１Ａと金属板１１１Ｂとの間の電圧が増減することにより形成されるパルス信号の周波数を計測し、このパルス信号の周波数を容量部１１０の容量値の検出結果として出力するための要素である。
【００１８】
発電部１３０は、車両の利用者（運転者）が操作部２００を操作することにより発生する操作部２００の運動エネルギーを用いて発電する要素である。
図２は、本発明の実施形態による検出装置１００が備える上述の容量部１１０と発電部１３０の構造の一例を示す図である。
【００１９】
発電部１３０は、発電用円形部１３１Ａ、検出用円形部１３１Ｂ、発電用圧電素子１３２Ａ、検出用圧電素子１３２Ｂを備えている。このうち、発電用円形部１３１Ａおよび発電用圧電素子１３２Ａは、検出部１２０および送信部１５０の動作電源ＶＤＤとなる電力Ｐを発生させるための要素である。また、検出用円形部１３１Ｂおよび検出用圧電素子１３２Ｂは、操作部２００の操作量に関する情報を送信部１５０から送信するタイミングを与えるトリガー信号Ｓを発生させるための要素である。
【００２０】
発電用円形部１３１Ａは、円形状に形成され、模式的に示された支持軸Ｊ２に固定されており、支持軸Ｊ２は、車両の操作部２００に連動して回転する。従って、発電用円形部１３１Ａは、支持軸Ｊ２を介して操作部２００の操作に連動して回転する。発電用円形部１３１Ａは、複数の発電用突出部１３１ａを有している。複数の発電用突出部１３１ａは、発電用円形部１３１Ａの外周において周方向に一定の間隔をあけて配列されている。
【００２１】
発電用圧電素子１３２Ａは、発電用円形部１３１Ａの回転による運動エネルギーを電力に変換するためのものである。本実施形態では、複数の発電用圧電素子１３２Ａが、発電用円形部１３１Ａが回転することで発電用突出部１３１ａにより押圧されるように発電用円形部１３１Ａの外周に近接して固定配置されている。なお、発電用圧電素子１３２Ａの個数は１個であってもよく、その個数は任意である。例えば、必要とする発電量（例えば、検出部１２０および送信部１５０の消費電力）に応じて、任意の個数の発電用圧電素子１３２Ａを備えてもよい。
【００２２】
同様に、検出用円形部１３１Ｂは、円形状に形成され、操作部２００の操作に連動して回転する支持軸Ｊ２に発電用円形部１３１Ａと共に固定されている。従って、発電用円形部１３１Ａは、支持軸Ｊ２を介して操作部２００の操作に連動して発電用円形部１３１Ａと共に回転する。検出用円形部１３１Ｂは、複数の検出用突出部１３１ｂを有している。複数の検出用突出部１３１ｂは、検出用円形部１３１Ｂの外周において周方向に一定の間隔をあけて配列されている。
【００２３】
検出用圧電素子１３２Ｂは、検出用円形部１３１Ｂの回転による運動エネルギーを電力に変換するためのものである。本実施形態では、複数の検出用圧電素子１３２Ｂが、検出用円形部１３１Ｂが回転することで検出用突出部１３１ｂにより押圧されるように、検出用円形部１３１Ｂの外周に近接して固定配置されている。なお、検出用圧電素子１３２Ｂの個数は１個であってもよく、その個数は任意である。例えば、必要とするトリガー信号Ｓの信号強度が得られるように、任意の個数の検出用圧電素子１３２Ｂを備えてもよい。
【００２４】
本実施形態では、発電用円形部１３１Ａに形成された発電用突出部１３１ａの配置間隔は、発電用円形部１３１Ａの回転角に換算して、例えば１°以下に設定されている。その理由は、操作部２００の操作量が小さい場合においても、発電用円形部１３１Ａの運動エネルギーを発電用圧電素子１３２Ａにより電力に変換するためである。また、発電用圧電素子１３２Ａの配置間隔は、発電用円形部１３１Ａに形成された発電用突出部１３１ａの配置間隔に合わせて設定されている。即ち、発電用圧電素子１３２Ａの配置間隔は、発電用円形部１３１Ａの回転角に換算して、例えば１°以下に設定されている。
【００２５】
これに対し、検出用円形部１３１Ｂに形成された検出用突出部１３１ｂの配置間隔は、上述の発電用突出部１３１ａの配置間隔よりも大きい値に設定されており、検出用円形部１３１Ｂの回転角に換算して、例えば２°に設定されている。その理由は、操作部２００の操作量が有意に変化した場合に操作部２００の操作量に関する情報を送信部１５０から送信するためである。これにより、無用な情報の送信頻度を減らし、消費電力を抑制している。また、検出用圧電素子１３２Ｂの配置間隔は、検出用円形部１３１Ｂに形成された検出用突出部１３１ｂの配置間隔に合わせて設定されている。即ち、検出用圧電素子１３２Ｂの配置間隔は、検出用円形部１３１Ｂの回転角に換算して、例えば２°に設定されている。
【００２６】
なお、複数の発電用突出部１３１ａの配置間隔は一定である必要はなく、検出部１２０および送信部１５０の動作に必要とされる動作電源ＶＤＤを得ることができることを限度として任意に設定し得る。また、複数の検出用突出部１３１ｂの配置間隔も一定である必要はなく、操作部２００の操作量に応じた所望のタイミングでトリガー信号Ｓを発生させることができることを限度として任意に設定し得る。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態による検出装置１００が備える発電部１３０の構成を補足説明するための図であり、図３（Ａ）は、発電部１３０の駆動形態を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、発電部１３０が発生させる発電電圧の波形の一例を示す図である。
なお、図３（Ａ）では、上述の図２に示す発電部１３０の構成要素のうち、発電用円形部１３１Ａ、発電用突出部１３１ａ、支持軸Ｊ２が示され、また、図２に示す複数の発電用圧電素子１３２Ａのうちの一つが代表的に示されている。
【００２８】
図３（Ａ）に示すように、発電用円形部１３１Ａが回転すると、発電用円形部１３１Ａの外周に一定間隔で形成された複数の発電用突出部１３１ａが順次的に一つの発電用圧電素子１３２Ａを押圧する。そして、発電用突出部１３１ａが発電用圧電素子１３２Ａから離れると、発電用圧電素子１３２Ａが機械的な減衰振動する。この結果、図３（Ｂ）に示すように、一つの発電用圧電素子１３２Ａは、発電用円形部１３１Ａの配置間隔に対応した時間間隔Ｔで、上記減衰振動の運動エネルギーによる交流の発電電圧を発生させ、この発電電圧を電圧成分とする電力Ｐを発生させる。検出用圧電素子１３２Ｂについても同様である。ただし、発電用突出部１３１ａおよび検出用突出部１３１ｂの各配置間隔の違いにより、検出用圧電素子１３２Ｂの発電電圧の時間間隔は、発電用圧電素子１３２Ａの発生電圧の時間間隔Ｔと異なる。
【００２９】
説明を再び図１に戻す。電源部１４０は、発電部１３０により発電された電力Ｐを動作電圧ＶＤＤとして検出部１２０および送信部１５０に供給するための要素である。電源部１４０は、任意の整流回路（例えば、全波整流回路、半波整流回路など）を備えて構成される。電源部１４０は、発電部１３０により発電された交流の電力Ｐを整流することにより、動作電圧ＶＤＤとして所望の一定電圧の直流電圧を発生させる。
【００３０】
送信部１５０は、電源部１４０から動作電圧ＶＤＤの供給を受けて動作し、検出用圧電素子１３２Ｂの出力信号であるトリガー信号Ｓに応答して検出部１２０の検出結果（即ち、操作部２００の操作量）を送信するための要素である。本実施形態では、送信部１５０は、アンテナ１６０を通じて、検出部１２０の検出結果に関する情報を無線により送信する。送信部１５０から送信された情報は、操作部２００の操作量に応じた所定の制御を実施するための車両の制御ユニット（図示なし）で受信される。例えば、上記制御ユニットは、送信部１５０から送信された情報によって示される操作部２００の操作量に応じて補助ランプの照射方向を制御する。
【００３１】
なお、送信部１５０から送信された情報を受信する制御ユニットは、任意のユニットであり得る。また、この例では、送信部１５０が無線により情報を送信するものとしているが、検出部１２０の検出結果を有線により外部の制御ユニット等に伝送してもよい。この場合、送信部１５０に入力されるトリガー信号Ｓは不要となるため、上述の図２に示す発電部１３０の構成要素のうち、トリガー信号Ｓの生成に関与する検出用突出部１３１ｂが形成された検出用円形部１３１Ｂと検出用圧電素子１３２Ｂとを省略することができる。従って、本実施形態では、送信部１５０と、検出用突出部１３１ｂが形成された検出用円形部１３１Ｂと、検出用圧電素子１３２Ｂは、任意的要素である。
【００３２】
次に、本実施形態による検出装置１００の動作を説明する。
初期状態では、操作部２００は操作されていないものとする。
操作部２００が操作されていない状態では、発電部１３０の発電用円形部１３１Ａおよび検出用円形部１３１Ｂは回転せず、静止状態を維持する。この場合、発電用突出部１３１ａおよび検出用突出部１３１ｂは、それぞれ、発電用圧電素子１３２Ａおよび検出用圧電素子１３２Ｂを駆動（押圧）しない。このため、発電用圧電素子１３２Ａおよび検出用圧電素子１３２Ｂの発電電圧は低下した値（例えば、ゼロボルト）を示す。従って、発電部１３０から出力される電力Ｐも低下し、電力Ｐが入力される電源部１４０が発生させる動作電圧ＶＤＤも低下した状態となる。この場合、動作電圧ＶＤＤが供給される検出部１２０および送信部１５０は動作しない。即ち、検出部１２０は、容量部１１０の容量値を検出するための動作を実施せず、送信部１５０は、検出部１２０の検出結果を送信するための動作を実施しない。
【００３３】
上記の初期状態での容量部１１０の容量値は、上記の初期状態での操作部２００の操作量に応じて定まる。
図４は、本発明の実施形態による検出装置１００が備える容量部１１０の動作を説明するための図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）において、「φ」は、操作部２００の操作量、即ち、ち、車両のハンドルの操作角を表し、「θ」は、可変コンデンサ１１１の対向電極である金属板１１１Ａと１１１Ｂとの重なり角を表している。ここで、図４（Ａ）は、ハンドルの操作角φが０°である場合（ハンドルが中立状態）の金属板１１１Ａと１１１Ｂとの重なり角θを示し、図４（Ｂ）は、ハンドルの操作角φが−４５°である場合（ハンドルを左方向に４５°だけ操作した状態）の金属板１１１Ａと１１１Ｂとの重なり角θを示し、図４（Ｃ）は、ハンドルの操作角φが＋４５°である場合（ハンドルを右方向に４５°だけ操作した状態）の金属板１１１Ａと１１１Ｂとの重なり角θを示す。
【００３４】
図４（Ａ）〜（Ｃ）の例では、可変コンデンサ１１１の半円形状の金属板１１１Ｂは、この金属板１１１Ｂの直径に相当する線分が、ｘｙ座標の原点を通る傾き４５°の直線と重なるように配置されている。図４（Ａ）の例に示すように、ハンドルの操作角φが０°である場合（即ち、ハンドルが中立状態である場合）、可変コンデンサ１１１の半円形状の金属板１１１Ａの直径に相当する線分はｘ軸と重なる。この場合、金属板１１１Ａと金属板１１１Ｂとの重なり角θは１３５°となり、可変コンデンサ１１１の容量値は、可変コンデンサ１１１の最大容量値の約４分の３となる。
【００３５】
また、ハンドルの操作角φが−４５°である場合（即ち、ハンドルを左方向に４５°だけ操作した状態）、可変コンデンサ１１１の半円形状の金属板１１１Ａの直径に相当する線分は、ｘｙ座標の原点を通る傾き４５°の直線と重なる。この場合、金属板１１１Ａと金属板１１１Ｂとの重なり角θは１８０°となり、可変コンデンサ１１１の容量値は、可変コンデンサ１１１の約最大容量値となる。
【００３６】
更に、ハンドルの操作角φが＋４５°である場合（即ち、ハンドルを右方向に４５°だけ操作した状態）、可変コンデンサ１１１の半円形状の金属板１１１Ａの直径に相当する線分は、ｘｙ座標の原点を通る傾き−４５°の直線と重なる。この場合、金属板１１１Ａと金属板１１１Ｂとの重なり角θは９０°となり、可変コンデンサ１１１の容量値は、可変コンデンサ１１１の最大容量値の約２分の１となる。このように、ハンドルの操作角φに応じて、可変コンデンサ１１１の容量値が、最大容量値と最大容量値の２分の１の値との間で連続的に変化する。上記の初期状態では、可変コンデンサ１１１の容量値によって与えられる容量部１１０の容量値は、上記の初期状態でのハンドルの操作角φに応じた値となる。
【００３７】
続いて、車両の運転者により操作部２００が操作されると、操作部２００の操作に連動して発電部１３０の発電用円形部１３１Ａおよび検出用円形部１３１Ｂが回転する。このとき、発電用円形部１３１Ａの回転角が１°以上であれば、発電用円形部１３１Ａの外周に形成された発電用突出部１３１ａにより発電用圧電素子１３２Ａが駆動され、発電用圧電素子１３２Ａが発電する。これにより、発電部１３０から出力される電力Ｐが上昇し、この電力Ｐが入力される電源部１４０から出力される動作電圧ＶＤＤが上昇する。この結果、動作電圧ＶＤＤが所定値以上になれば、この動作電圧ＶＤＤが供給される検出部１２０および送信部１５０が動作可能な状態となる。
【００３８】
検出部１２０の動作を説明する。
検出部１２０は、電源電圧ＶＤＤが所定値以上になると、容量部１１０に備えられた可変コンデンサ１１１の金属板１１１Ａと金属板１１１Ｂとの重なり角θを可変コンデンサ１１１の静電容量値として検出する。本実施形態では、検出部１２０は、次に説明するように、容量部１１０の可変コンデンサ１１１の電圧の波形から、可変コンデンサ１１１の容量値が反映された周波数を有するパルスを生成し、このパルスの周波数に関する情報を可変コンデンサ１１１の容量値に関する情報として出力する。
【００３９】
ここで、上記パルスの周波数には可変コンデンサ１１１の容量値が反映されており、可変コンデンサ１１１の容量値には、可変コンデンサ１１１の対向電極の重なり角θが反映されており、対向電極の重なり角θにはハンドルの操作角φ（操作部２００の操作量）が反映されているので、検出部１２０から出力されるパルスの周波数に関する情報は、ハンドルの操作角φに関する情報を含んでいる。従って、検出部１２０から出力される上記パルスの周波数に関する情報に基づいて、外部の制御ユニット（図示なし）が、ハンドルの操作角に応じた所定の制御を実施することが可能になる。
【００４０】
検出部１２０の動作を詳細に説明する。
図５は、本発明の実施形態による検出装置１００が備える検出部１２０の動作を説明するための図であり、図５（Ａ）は、可変コンデンサ１１１の対向電極間の電圧ＶＣと、その電圧ＶＣの波形から生成されるパルスＰＣとの関係を示し、（Ｂ）は、ハンドルの操作角φとパルスＰＣの周波数Ｆとの関係を示す図である。
【００４１】
検出部１２０に備えられた駆動部１２１は、可変コンデンサ１１１の対向電極間の電圧ＶＣ（即ち、金属板１１１Ａと金属板１１１Ｂとの間の電圧）が、所定値Ｖｔｈ１と所定値Ｖｔｈ２とにより規定される一定の電圧範囲内で増減するように、可変コンデンサ１１１を電流駆動する。具体的には、駆動部１２１は、絶対値が一定の正極性または負極性の電流で可変コンデンサ１１１の充電と放電を繰り返す。これにより、可変コンデンサ１１１の金属板１１１Ａと金属板１１１Ｂとの間の電圧ＶＣは、一定の時定数で増加（上昇）と減少（低下）を繰り返す。図５（Ａ）の例では、駆動部１２１は、時刻ｔ１で、正極性の一定電流により可変コンデンサ１１１の充電を開始し、電圧ＶＣは、所定値Ｖｔｈ２から一定の傾きで増加している。このときの電圧ＶＣの傾きは、ハンドルの操作角φが−４５°であるときの可変コンデンサ１１１の容量値と、可変コンデンサ１１１を充電するための正極性の一定電流の値とに応じた時定数によって定まる。
なお、所定値Ｖｔｈ１は、上記電圧範囲の上限を規定し、所定値Ｖｔｈ２は、上記電圧範囲の下限を規定する。これら所定値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２は、後述するパルスＰＣの周波数Ｆを取得することができることを限度として、任意に設定し得る。
【００４２】
続いて、時刻ｔ１ａで電圧ＶＣが、所定値Ｖｔｈ２よりも高い所定値Ｖｔｈ１（＞Ｖｔｈ２）に到達すると、駆動部１２１は、可変コンデンサ１１１に供給する電流の極性を反転させ、負極性の一定電流で可変コンデンサ１１１を放電させる。この負極性の一定電流の絶対値は、上記の正極性の一定電流の絶対値と同じである。図５（Ａ）の例では、駆動部１２１は、時刻ｔ１ａで、負極性の一定電流により可変コンデンサ１１１の放電を開始し、電圧ＶＣは、一定の傾きで減少している。このときの電圧ＶＣの傾きは、ハンドルの操作角φが−４５°であるときの可変コンデンサ１１１の容量値と、可変コンデンサ１１１を放電するための負極性の一定電流の値とに応じた時定数によって定まる。
【００４３】
続いて、時刻ｔ１ｂで電圧ＶＣが、上記の所定値Ｖｔｈ１よりも小さい所定値Ｖｔｈ２（＜Ｖｔｈ１）に到達すると、駆動部１２１は、可変コンデンサ１１１に供給する電流の極性を再び反転させ、正極性の一定電流で可変コンデンサ１１１を充電する。この場合、電圧ＶＣは、前述の時刻ｔ１から時刻ｔａまでの期間と同様に、一定の傾きで増加する。以下、駆動部１２１は、同様の動作を繰り返す。即ち、駆動部１２１は、電圧ＶＣが所定値Ｖｔｈ１と所定値Ｖｔｈ２とに到達する度に可変コンデンサ１１１に供給する一定電流の極性を反転させ、可変コンデンサ１１１の充電と放電とを繰り返す。
【００４４】
ここで、上述の可変コンデンサ１１１の充電と放電とが繰り返される過程で、車両の運転者がハンドルを操作することによりハンドルの操作角φが変化すると、このハンドルの操作角φに応じた可変コンデンサ１１１の容量値と、可変コンデンサ１１１を充電するための一定電流の値とに応じて時定数が変化するため、電圧ＶＣの傾きが変化する。従って、ハンドルの操作角φは、電圧ＶＣの傾きに反映される。電圧ＶＣの傾きが変わると、電圧ＶＣが所定値Ｖｔｈ２から所定値Ｖｔｈ１に到達する期間Ｔ１の長さが変化する。この結果、電圧ＶＣの周波数は、ハンドルの操作角φに依存して変化し、電圧ＶＣの周波数は、ハンドルの操作角φを表す。
【００４５】
なお、駆動部１２１は、車両の車速に応じて、可変コンデンサ１１１を駆動するための電流値を切り替えてもよい。例えば、駆動部１２１は、車両側から車速信号の供給を受け、車速が速くなるに従って、可変コンデンサ１１１を駆動するための電流の絶対値を大きくする。この場合、車速が速くなる程、電圧ＶＣの傾きが大きくなり、パルスＰＣの周波数Ｆが高くなる。このため、例えば、高速走行時に特有のハンドルの操作状態（操作角φが小さい状態）でのパルスＰＣの周波数帯域と、低速走行時に特有のハンドルの操作状態（操作角が大きい状態）でのパルスＰＣの周波数帯域を、概ね近似した周波数帯域に設定することができる。従って、パルスＰＣの周波数ＦをパルスＰＣのハイレベルの期間Ｔ１として検出するための回路構成を簡略化することが可能になる。ただし、この例に限定されず、可変コンデンサ１１１を駆動するための電流値の切り替え形態は任意になし得る。
【００４６】
上述の駆動部１２１による可変コンデンサ１１１の駆動と並行して、計測部１２２は、可変コンデンサ１１１の対向電極間の電圧ＶＣが増減を繰り返すことにより形成されるパルスＰＣの周波数Ｆを計測し、このパルスＰＣの周波数Ｆを可変コンデンサ１１１の容量値の検出結果として出力する。詳細には、計測部１２２は、電圧ＶＣの波形から、電圧ＶＣと同じ周波数を有するパルスＰＣを生成する。本実施形態では、計測部１２２は、電圧ＶＣが増加する期間において信号レベルがハイレベルとなるパルスＰＣを生成する。このパルスＰＣの信号レベルは、電圧ＶＣが減少する期間においてローレベルとなる。ただし、この例に限定されず、計測部１２２は、電圧ＶＣが増加する期間において信号レベルがローレベルとなるパルスＰＣを生成してもよい。この場合、電圧ＶＣが減少する期間において、パルスＰＣの信号レベルはハイレベルとなる。
【００４７】
このようにして生成されたパルスＰＣの周波数Ｆは電圧ＶＣの周波数と一致する。また、電圧ＶＣの周波数は、電圧ＶＣが増減するときの傾きに依存する。この電圧ＶＣの傾きは、可変コンデンサ１１１の容量値に依存し、可変コンデンサ１１１の容量値はハンドルの操作角φに依存する。このため、パルスＰＣの周波数Ｆは、ハンドルの操作角φと一定の対応関係を有する。具体的には、図５（Ｂ）に示すように、パルスＰＣの周波数Ｆとハンドルの操作角φとの間には比例関係が存在する。図５（Ｂ）の例では、直進走行時のハンドルの操作角φを０°度としたときのパルスＰＣの周波数Ｆをf２とし、左旋回走行時のハンドルの操作角φを最大左振れ角度（−４５°）とした時のパルスＰＣの周波数Ｆをｆ１とし、右旋回走行時のハンドルの操作角φを最大右振れ角度（＋４５°）とした時のパルスＰＣの周波数Ｆをｆ３としている。この例に示すように、パルスＰＣの周波数Ｆは、ハンドルの操作角φに比例する。従って、このような対応関係を利用して、パルスＰＣの周波数Ｆから、ハンドルの操作角φを特定することができる。このように、計測部１２２は、ハンドルの操作角φに比例した周波数Ｆを有するパルスＰＣを生成する。
【００４８】
本実施形態では、計測部１２２は、パルスＰＣの周波数Ｆを表す量として、パルスＰＣのハイレベルの期間Ｔ１を逐次計測する。そして、計測部１２２は、パルスＰＣの周波数Ｆに関する情報として、パルスＰＣのハイレベルの期間Ｔ１に関する情報を出力する。ここで、ハンドルの操作角φが変化しても、微視的には、電圧ＶＣが増加するときの傾きと減少するときの傾きは略同じであり、パルスＰＣのデューティは一定（例えば約５０パーセント）に維持される。パルスＰＣのデューティが一定であれば、パルスＰＣのハイレベルの期間Ｔ１はパルスＰＣの周波数Ｆに比例する。従って、パルスＰＣの周波数ＦをパルスＰＣのハイレベルの期間Ｔ１で表すことができ、パルスＰＣの周波数Ｆに関する情報としてパルスＰＣのハイレベルの期間Ｔ１に関する情報を用いることができる。本実施形態では、パルスＰＣのハイレベルの期間Ｔ１は、例えばカウンタ等の任意の回路を用いて計測することができる。
【００４９】
上述の検出部１２０の検出結果（パルスＰＣの周波数Ｆを示すパルスＰＣのハイレベルの期間Ｔ１に関する情報）は、送信部１５０に供給される。送信部１５０は、発電部１３０からトリガー信号Ｓが供給されたタイミングで、上述の検出部１２０の検出結果をアンテナ１６０から無線送信する。後述するように、本実施形態では、ハンドルの操作に連動して検出用円形部１３１Ｂが２°回転する度にトリガー信号Ｓが発電部１３０から出力される。従って、検出部１２０の検出結果の無線送信は、ハンドルが有意に操作されて検出用円形部１３１Ｂが２°以上回転した時点で実施される。図示しない外部の制御ユニットは、送信部１５０から上述の検出部１２０の検出結果を受信する。そして、その検出結果に含まれるハンドルの操作角φに基づいて、例えば補助ランプの照射方向を制御するなどの所定の制御を実施する。送信部１５０は、検出部１２０の検出結果を送信する場合、ハンドルの操作角φを、上記の所定の制御を実施する制御ユニットでの処理に適した例えば１０ビットのデータコードに変換してもよい。
【００５０】
次に、上述の図２及び図３を参照して、発電部１３０の発電動作（自立発電）を説明する。ハンドルが操作されると、このハンドルの操作に連動して、発電用円形板１３１Ａと検出用円形板１３１Ｂが回転する。このとき、発電用円形板１３１Ａに形成された発電用突出部１３１ａが発電用圧電素子１３２Ａを押圧して応力を発生させ、発電用圧電素子１３２Ａが、発電用円形部１３１Ａの回転による運動エネルギーを電力Ｐに変換して発電する。
【００５１】
本実施形態では、発電用円形部１３１Ａに形成された発電用突出部１３１ａの配置間隔は、発電用円形部１３１Ａの回転角に換算して１°以下に設定されているので、ハンドルの操作角φが小さくても、ハンドルの操作による運動エネルギーを利用して発電用圧電素子１３２Ａがパルス発電を実施し、電力Ｐを効率的に発生させることができる。これにより、検出部１２０および送信部１５０が動作するのに必要とする動作電圧ＶＤＤを発生させるための発電量を有効に確保することができる。
【００５２】
上述のようにハンドルの操作角φの変化が微小（例えば、±１°以下）であっても、発電用圧電素子１３２Ａに有効に応力を加える必要上、本実施形態では、図２および図３に例示するように、ハンドルの操作に連動して回転する発電用円形板１３１Ａ、発電用突出部１３１ａの配置間隔、発電用圧電素子１３２Ａの各形状（半径寸法）は、ハンドルの操作角φが例えば少なくとも１°変化すると、発電用突出部１３１ａが発電用圧電素子１３２Ａに応力を加えるように設定されている。
【００５３】
また、本実施形態では、検出用円形部１３１Ｂに形成された検出用突出部１３１ｂの配置間隔は、検出用円形部１３１Ｂの回転角に換算して２°に設定されているので、ハンドルの操作角が２°だけ変化する度に、ハンドルの操作による運動エネルギーを用いて検出用圧電素子１３２Ｂがパルス発電を実施し、トリガー信号Ｓを発生させる。従って、ハンドルの操作角φが一定の角度だけ変化する度に、トリガー信号Ｓに基づいて送信部１５０から検出部１２０の検出結果を送信することができ、有意にハンドル操作が行われた場合にのみ検出部１２０の検出結果を送信することが可能となる。よって、定常的に検出部１２０の検出結果を送信する場合に比較して、検出部１２０および送信部１５０の動作を効率化することができ、その消費電力を抑制することができる。また、送信部１５０から送信される検出結果を受信する制御ユニットにおいて、定常的に受信処理を実施する必要がなくなり、送信部１５０から送信された検出結果を入力するための処理の負荷を軽減することが可能になる。
【００５４】
次に、本実施形態の効果をまとめる。
（１）発電部１３０が操作部２００の操作による運動エネルギーを用いて自立発電するので、外部電源装置を要することなく、車両のハンドル等の操作部２００の操作量を検出することができる。
（２）容量部１１０の容量値がパルスＰＣの周波数Ｆとして計測されるので、車両の操作部２００の操作量をリアルタイムに検出することができる。
（３）容量部１１０に備えられた可変コンデンサ１１１を駆動する電流値を調整することにより、機械的な調整作業を要することなく、検出装置１００の構成部品の加工公差や組立ずれ等のばらつきに起因した検出誤差を容易に補正することができる。
【００５５】
（４）車両の操作部２００の小さな運動エネルギーを用いて効率的に発電することができる。一般に、運転者が車両のハンドルのふらつきを抑制するための付勢に抗してハンドルを操作するために必要とされるエネルギーに比較すれば、発電部１３０の発電で用いられる運動エネルギーは極めて小さいエネルギーで足りる。このため、発電部１３０がハンドルの操作による運動エネルギーを用いて発電したとしても、ハンドルの操作感は阻害されない。
【００５６】
（５）車両の操作部２００が操作された場合に、検出部１２０による容量部１１０の容量値の検出結果が送信部１５０から自動的に送信されるので、その検出結果を演算処理の対象とする外部の制御ユニットが検出部１００から検出結果を読み取るための例えばポーリングを実施する必要がない。このため、外部の制御ユニットに内蔵されたＣＰＵ等による処理の負担を軽減することができる。
【００５７】
（６）容量部１１０の静電容量をパルスＰＣの周波数Ｆに変換することで、ハンドルの操作角の検出精度が加工及び組立公差で低下したとしても、検出部１２０の駆動部１２１が容量部１１０を駆動する際の電流値を調整することで、検出精度を容易に調整をすることもできる利点がある。
【００５８】
（７）また、操作部２００（ハンドル）が中立状態にある場合に可変コンデンサ１１１の対向電極間の電圧ＶＣから得られるパルスＰＣ（図５（Ａ））の周波数を、例えば、車両側の車速センサ（図示なし）から得られる車速信号パルスの周波数に合わせれば、操作部２００が操作された場合に、パルスＰＣと車速信号パルスとの位相差（または位相差の変化量）から操作角φを知ることもできる。この場合、パルスＰＣと車速信号パルスとの位相差に相当する時間を計測することにより上記位相差を即座に特定することができる。従って、操作部２００の操作量に関する情報をリアルタイムに取得することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１００…検出装置、１１０…容量部、１１１…可変コンデンサ、１１１Ａ，１１１Ｂ…金属板（対向電極）、１２０…検出部、１２１…駆動部、１２２…計測部、１３０…発電部、１３１Ａ…発電用円形部、１３１Ｂ…検出用円形部、１３１ａ…発電用突出部、１３１ｂ…検出用突出部、１３２Ａ…発電用圧電素子、１３２Ｂ…検出用圧電素子、１４０…電源部、１５０…送信部、１６０…アンテナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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