JP4205343B2

JP4205343B2 - 回転角検出装置

Info

Publication number: JP4205343B2
Application number: JP2002006257A
Authority: JP
Inventors: 正佐野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: US6785974B2; US20030167645A1; EP1327863A2; EP1327863A3; JP2003207371A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用ステアリングホイールの操舵角の検出など、車載用機器に備えられる回転体の回転角の検出に利用される回転角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車載用ステアリングホイールの操舵角の検出など、車載用機器に備えられる回転体の回転角を検出するために、回転体とともに回転して信号を形成するトラックとしてスリット列が設けられた円板状のコード板と、このコード板の回転によって形成された信号から、回転体の回転角を検出する検出手段とを備える回転角検出装置が設けられている。
【０００３】
従来の回転角検出装置では、上述のスリット列が、円板状のコード板に、このコード板の周方向に沿ってスリットを配列して形成されている。また、検出手段は、所定位置でスリットに向かって光を発光する発光素子と、この発光素子から発光されてスリットを通過した光を受光する受光素子とを備えている。
【０００４】
また、分解能を高めるために、インクリメンタル信号用トラックとしてのスリット列や、インデックス信号用トラックとしてのスリット列などの複数のスリット列が、コード板に設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の回転角検出装置を自動車などに設置するには、周辺機器との配置関係などに起因する設置スペースの制限に応じて装置全体の寸法を設定する必要がある。また、回転体の回転角に応じて、該当する車載用機器を高い精度で制御するためには回転体の回転角の検出精度が高いことが要求される。
【０００６】
しかし、回転角検出装置に高い検出精度を保持させるためには、円板状のコード板に設けられるスリットの形状や配列の加工精度や、コード板が偏心しにくいようにするための加工精度が、ある程度高いものでなければならず、コード板の径寸法が小さくなるほどコード板の加工が困難となる。特にコード板に複数のスリット列を設ける場合には、コード板の径寸法は大きくなりがちであり、すなわち、コード板の径方向について回転角検出装置の寸法の短縮が困難であった。
【０００７】
本発明は、上述の不備を解消するためになされたもので、その目的は、コード板の径寸法を大きくすることなく、分解能を高めることができる回転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】
上述の目的を達成するために、本発明の回転角検出装置は、回転体と該回転体から径方向に延びる天部の外縁から前記回転体の回転軸方向に延びる円筒状のコード板とを一体形成し、前記コード板の周側面に設けられ該コード板の周方向に沿ってスリットが配列されて成る２列のスリット列と、これら２列のスリット列のそれぞれに対して設けられる発光部と受光部とを備え、前記２列のスリット列のうちの一方のスリット列を構成するスリットを、前記コード板の一方側の縁部で前記コード板の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きとし、他方のスリット列を構成するスリットを、前記コード板の他方側の縁部でコード板の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きとし、前記コード板の内周側に前記発光部が配置され外周側に前記受光部が配置されるように前記発光部および前記受光部が取付けられる取付台と、前記回転体の径方向に沿って配置され、前記取付台が設けられる基板とを備え、前記２列のスリット列のうちの前記基板から遠く離れた方のスリット列に対して設けられる前記発光部と前記受光部の寸法関係を、前記基板を基準として前記コード板の回転軸方向における前記発光部の寸法が前記受光部の寸法よりも短くなるように設定したことを特徴としている。
【０００９】
このように構成した本発明では、スリット列をコード板の回転軸方向に２列設けてあるので、インクリメンタル信号用トラックとしてのスリット列や、インデックス信号用トラックとしてのスリット列などの用途の異なる２列のスリット列を設ける部分の寸法を、コード板の径寸法ではなく回転軸方向の寸法に含ませることができる。これにより、コード板の径寸法を大きくすることなく、分解能を高めることができる。
【００１０】
また、上述の本発明では、２列のスリット列のうちの一方のスリット列を構成するスリットを、円筒状のコード板の一方側の縁部でコード板の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きとしてあり、他方のスリット列を構成するスリットを、円筒状のコード板の他方側の縁部でコード板の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きとしてあるので、コード板を成形金型によって樹脂成形加工する際に、スリットを形成するためのスライドコアを用いることなく２列のスリット列を備えた円筒状のコード板を成形できる。これにより、成形金型の型構造が簡単であり、また製作行程が少なく済む。したがって、回転角検出装置の製造コストを削減することができる。
【００１２】
また、上述の本発明では、２列のスリット列のうちの基板から遠く離れた方のスリット列に対して設けられる発光部と受光部の寸法関係を、基板を基準としてコード板の回転軸方向における前記発光部の寸法が前記受光部の寸法よりも短くなるように設定したので、発光部の寸法が受光部の寸法よりも短い分だけ円筒状のコード板の回転軸方向の寸法を短くできる。したがって、コード板の回転軸方向について回転角検出装置の寸法を短くすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の回転角検出装置の一実施形態を図に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す本実施形態に備えられる第１〜第３検出手段を示す横断面図、図３は、図１に示す本実施形態の要部を示す縦断面図である。
【００１６】
本実施形態は、車載用ステアリングホイールの操舵角の検出など、車載用機器に備えられる回転体に付設され、図１，２に示すように、図示しない回転体と一体に回転したときに信号を形成する円筒状のコード板１と、このコード板１の回転により形成された信号を検出する検出手段とを備えている。
【００１７】
コード板１は、図１に示すように、回転体例えばギア部１５と一体の合成樹脂部分を円筒状に形成し、この円筒部分の周側面１ａに例えばインクリメンタル信号用トラック、インデックス信号用トラックとして第１スリット列２、第２スリット列３を設けたものである。
【００１８】
第１スリット列２は、円筒状のコード板１の周側面１ａに設けられ、光が通過する範囲と光が通過しない範囲を設定する第１スリット２ａが、コード板１の周方向に配列されて成る。第２スリット列３は、円筒状のコード板１の周側面１ａに、コード板１の周方向に沿って設けられた第２スリット３ａから成る。これら第１，第２スリット列２，３は、コード板１の回転軸方向に並べて設けてある。
【００１９】
また、第１スリット２ａは、円筒状のコード板１の一方側の縁部でコード板１の回転軸方向に沿って設けられた切り欠きから成る。第２スリット３ａは、円筒状のコード板１の他方側の縁部でコード板１の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きから成る。
【００２０】
また、第１スリット列２には、第１，第２検出手段の２つ検出手段を配置してある。
【００２１】
第１検出手段は、図２に示すように、所定位置でスリット２ａに向かって発光する発光部である発光素子２０と、この発光素子２０から発光されて第１スリット２ａを通過した光を受光する受光部である受光素子８とを有する。
【００２２】
発光素子２０は、図３（ａ）に示すように、光源となる発光用チップ２０ａを内蔵している。この発光用チップ２０ａは端子２０ｂから電力を供給されて発光する。受光素子８は、光を受光する受光用チップ８ａを内蔵している。この受光用チップ８ａには、光を受光した旨の信号を送出する端子８ｂを接続してある。
【００２３】
発光素子２０および受光素子８は、図１，２に示すように、コード板１の周側面１ａの一部を挟んで位置する取付台１４に取付けてある。
【００２４】
すなわち、取付台１４は、基板４上に設けられ、発光素子２０と受光素子８との間に周側面１ａが位置するように、縦断面形状をＵ字状に形成してある。周側面１ａの内周側に位置する取付台１４部分には、発光素子２０が収納される収納部２１と、この収納部２１の周側面１ａ側の壁面を、コード板１の回転軸方向に切り欠いて形成され、発光素子２０が発光する光を受光素子８に導く発光導光部２２とを設けてある。また、周側面１ａの外周側に位置する取付台１４部分には、受光素子８が収納される収納部９と、この収納部９の周側面１ａ側の壁面を、コード板１の回転軸方向に切り欠いて形成され、スリット２ａを通過した光を受光素子８に導く受光導光部１０とを設けてある。
【００２５】
また、第２検出手段は、図２および図３（ａ）に示すように、コード板１の円周方向上で、第１検出手段に隣接させてある。第２検出手段も上述の第１検出手段と同様に構成してあり、スリット２ａに向かって発光する発光部である発光素子２３と、この発光素子２３から発光されてスリット２ａを通過した光を受光する受光部である受光素子１１とを有する。
【００２６】
発光素子２３は、図示しないが、発光素子２０と同様に、発光用チップと、このチップに電力を供給する端子とを備えている。受光素子１１は、受光素子８と同様に、受光用チップと、受光用チップが受光した旨の信号を送出する端子とを備えている。
【００２７】
発光素子２３および受光素子１１も、図２に示すように、上述の取付台１４に取付けてある。
【００２８】
すなわち、取付台１４には、上述の第１検出手段の場合と同様に、周側面１ａの内周側で発光素子２３が収納される収納部２４と、この収納部２４の周側面１ａ側の壁面を切り欠いて形成され、発光素子２３が発光する光を受光素子１１に導く発光導光部２５と、周側面１ａの外周側で受光素子１１が収納される収納部１２と、この収納部１２の周側面１ａ側の壁面を切り欠いて形成され、スリット２ａを通過した光を受光素子１１に導く受光導光部１３とを設けてある。
【００２９】
なお、上述のように配置された第１検出手段の位置と第２検出手段の位置とは、第１検出手段で検出される信号と、第２検出手段で検出される信号とに位相差が生じるように設定してある。例えば、第１検出手段の発光用チップ２０ａの中心が、第１スリット２ａの中心を通過するときに、第２検出手段の発光用チップの中心が、別の第１スリット２ａの一方の縁を通過するように設定してある。
【００３０】
また、第２スリット列３には、第３検出手段を配置してある。この第３検出手段は、図２および図３（ｂ）に示すように、コード板１の周方向上で、第１検出手段に隣接させ、第２スリット列３に対応させて第１検出手段よりも低い位置に配置してある。第３検出手段は、第２スリット３ａに向かって発光する発光部である発光素子１７と、この発光素子１７から発光されて第２スリット３ａを通過した光を受光する受光部である受光素子５とを有する。
【００３１】
発光素子１７は、発光素子２０と同様に、光源となる発光用チップ１７ａと、この発光用チップ１７ａに電力を供給する端子１７ｂとを備えている。受光素子５は、受光素子８と同様に、光を受光する受光用チップ５ａと、この受光用チップ５ａが受光した旨の信号を送出する端子５ｂとを備えている。
【００３２】
発光素子１７および受光素子５は、図２に示すように、第１，第２検出手段と同様に、上述の取付台１４に取付けてある。
【００３３】
すなわち、取付台１４には、周側面１ａの内周側で発光素子１７が収納される収納部１８と、この収納部１８の周側面１ａ側の壁面に設けられ、発光素子１７から発光された光を受光素子５に導く発光導光部１９と、周側面１ａの外周側で受光素子５が収納される収納部６と、この収納部６の周側面１ａ側の壁面を切り欠いて形成され、第２スリット３を通過した光を受光素子５に導く受光導光部７とを設けてある。
【００３４】
また、本実施形態では、第１，第２検出手段を、次のように設定してある。第１検出手段と第２検出手段とは同様の設定にしてあるので、第１検出手段を例に挙げて、説明する。
【００３５】
第１検出手段は、発光素子２０と受光素子８とを、上述したように周側面１ａを挟むように配置するだけでなく、図３（ａ）に示すように、受光素子８が発光素子２０から発光されて基板４から離れる方向に進行する光を受光するように、設けてある。
【００３６】
すなわち、発光素子２０の設置される位置と、受光素子８の設置される位置とを、コード板１の周方向上の同じ位置に設定するとともに、コード板１の内周側に位置する発光素子２０の寸法βを、コード板１の外周側に位置する受光素子８の寸法γよりもコード板１の回転軸方向に短く設定してある。
【００３７】
このように設定すると、発光用チップ２０ａの位置が受光用チップ８ａの位置よりも寸法αだけ基板４に近くなるが、第１スリット２ａは、円筒状のコード板１の縁部で回転軸方向に沿った切り欠きから成るので、第１スリット２ａが第１検出手段を通過する際に、発光用チップ２０ａから発光されて基板４から離れる方向に進行する光が、発光用チップ２０ａと受光用チップ８ａとの間で妨げられることはない。
【００３８】
このように構成した本実施形態では、ギア部１５の回転とともにコード板１が回転すると、第１スリット列２が回転し、発光素子２０からの光が第１スリット２ａを通過したりしなくなったりすることによって、コード板１の回転に応じた信号が形成される。この信号は、受光素子８によって光が受光されるかされないかによって検出される。第２検出手段でも、第１検出手段と同様に、信号の検出がおこなわれる。これにより、ギア部１５の回転角、回転方向、回転速度を検出することができる。
【００３９】
また、同時に第２スリット列３も回転しているので、ギア部１５が１回転する毎に第３検出手段の受光素子５によって光が受光され、これにより、例えばギア部１５の回転数を検出することができる。
【００４０】
このように本実施形態では、第１スリット列２によって形成される信号に基づいてギア部１５の回転角、回転方向、回転速度でき、第２スリット列３によって形成される信号に基づいてギア部１５の回転数を検出できる。したがって、車載用機器に備えられる回転体の制御などに利用することができる。
【００４１】
特に、本実施形態では、円筒状のコード板１の周側面１ａに第１，第２スリット列２，３を形成することによって、これら第１，第２スリット列２，３が設けられる部分の寸法を、コード板１の径寸法ではなく、コード板１の回転軸方向の寸法に含ませることができるので、コード板１の径寸法を大きくすることなく、高分解能に設定できる。したがって、同様の分解能を有する円板状のコード板を備える従来の回転角検出装置と比較して、コード板の径方向について回転角検出装置の寸法を小さく設定することができる。
【００４２】
また特に、本実施形態では、第１検出手段および第２検出手段について、発光素子２０と受光素子８とを、周側面１ａを挟むように位置させ、発光素子２０の設置される位置と、受光素子８の設置される位置とを、コード板１の周方向上の同じ位置に設定するとともに、コード板１の周側面１ａの内周側に位置する発光素子２０の寸法βを、周側面１ａの外周側に位置する受光素子８の寸法γよりも回転軸方向に短く設定したので、円筒状のコード板１の回転軸方向の寸法の短縮を図ることができ、したがって、コード板１の回転軸方向について回転角検出装置の寸法の短縮を図ることができる。
【００４３】
また特に、本実施形態では、第１スリット２ａが、円筒状のコード板１の一方側の縁部でコード板の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きから成り、第２スリット３ａが、円筒状のコード板１の他方側の縁部でコード板１の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きから成るので、コード板１を成形金型によって樹脂成形加工する際に、スリットを形成するスライドコアを用いることなく２種類のスリット列を備えた円筒状のコード板１を成形でき、成形金型の型構造が簡単であり、また製作行程が少なく済む。したがって、回転角検出装置の製造コストを削減することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の回転角検出装置は、円筒状のコード板の周側面に設けられ該コード板の周方向に沿ってスリットが配列されて成る２列のスリット列と、これら２列のスリット列のそれぞれに対して設けられる発光部と受光部とを備えた構成にしたので、コード板の径寸法を大きくすることなく、分解能を高めることができ、したがって、同様の分解能を有する従来の回転角検出装置と比較して、コード板の径方向について回転角検出装置の寸法を短く設定することができる。
また、２列のスリット列のうちの一方のスリット列を構成するスリットを、円筒状のコード板の一方側の縁部でコード板の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きとし、他方のスリット列を構成するスリットを、円筒状のコード板の他方側の縁部でコード板の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きとしてあるので、コード板を成形金型によって樹脂成形加工する際に、スリットを形成するためのスライドコアを用いることなく２つのスリット列を備えた円筒状のコード板を成形できる。これにより、成形金型の型構造が簡単であり、また製作行程が少なく済む。したがって、回転角検出装置の製造コストを削減することができる。
また、２列のスリット列のうちの基板から遠く離れた方のスリット列に対して設けられる発光部と受光部の寸法関係を、基板を基準としてコード板の回転軸方向における発光部の寸法が受光部の寸法よりも短くなるように設定したので、発光部の寸法が受光部の寸法よりも短い分だけ円筒状のコード板の回転軸方向の寸法を短くできる。したがって、コード板の回転軸方向について回転角検出装置の寸法を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転角検出装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す本実施形態に備えられる第１〜第３検出手段を示す横断面図である。
【図３】図１に示す本実施形態の要部を示す縦断面図であり、（ａ）は本実施形態に備えられる第１スリットに付設される検出手段を示す縦断面図、（ｂ）は第２スリットに付設される検出手段を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１コード板
２第１スリット列
２ａ第１スリット
３第２スリット列
３ａ第２スリット
５受光素子（受光部）
８受光素子（受光部）
１１受光素子（受光部）
１５ギア部（回転体）
１７発光素子（発光部）
２０発光素子（発光部）
２３発光素子（発光部）

Claims

回転体と該回転体から径方向に延びる天部の外縁から前記回転体の回転軸方向に延びる円筒状のコード板とを一体形成し、前記コード板の周側面に設けられ該コード板の周方向に沿ってスリットが配列されて成る２列のスリット列と、これら２列のスリット列のそれぞれに対して設けられる発光部と受光部とを備え、
前記２列のスリット列のうちの一方のスリット列を構成するスリットを、前記コード板の一方側の縁部で前記コード板の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きとし、他方のスリット列を構成するスリットを、前記コード板の他方側の縁部でコード板の回転軸方向に沿って設けられる切り欠きとし、
前記コード板の内周側に前記発光部が配置され外周側に前記受光部が配置されるように前記発光部および前記受光部が取付けられる取付台と、前記回転体の径方向に沿って配置され、前記取付台が設けられる基板とを備え、
前記２列のスリット列のうちの前記基板から遠く離れた方のスリット列に対して設けられる前記発光部と前記受光部の寸法関係を、前記基板を基準として前記コード板の回転軸方向における前記発光部の寸法が前記受光部の寸法よりも短くなるように設定したことを特徴とする回転角検出装置。
請求項１記載の発明において、
前記コード板の周側面の内周側に位置する前記取付台の部分に、前記発光部が収納される第１収納部を設け、
前記コード板の周側面の外周側に位置する前記取付台の部分に、前記受光部が収納される第２収納部を設け、
前記第１収納部の前記周側面側の壁面および前記第２収納部の前記周側面側の壁面のそれぞれを切り欠いて、前記発光部が発する光を前記受光部に導く導光部を形成したことを特徴とする回転角検出装置。