JP2003202223A - ステアリング操舵角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアリングの絶対中立点を簡単に特定でき
るようにする。 【解決手段】 ステアリングと固定側間の電気信号を中
継接続するワイヤ式接続装置内のフラットケーブルが、
ステアリングシャフトに固定されたロータの外周面に巻
回されるとともに、約中央の反転部で巻回方向を反転
し、逆向きでフラットケーブルを収納するケースの内周
面に沿うように巻回されている。ステアリングが操作さ
れた場合、フラットケーブルの反転部が周方向に移動す
る。ステアリングの絶対中立点に相当する位置で反転部
を検出するように設置されたフォトインタラプタ６が仮
絶対中立点を検出する。一方、フォトインタラプタ１９
は、ステアリングシャフトに固定された回転円板の中立
ゾーンを検出する。制御部２４は仮絶対中立点から最も
近い位置で検出された中立ゾーンの中心位置を絶対中立
点として検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両におけるステ
アリング操舵角を検出するステアリング操舵角検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両走行の電子制御化に伴い、車
両の挙動を把握するためのセンサー採用が進んでいる。
こうしたセンサーはとくに車両への装着性や低コストが
要求される。車両の操舵角を検出するセンサーとして
は、絶対中立点の設定や絶対舵角の検出ができる絶対舵
角センサーが高価なため、相対舵角センサーを使用する
のが一般的である。相対舵角センサーは、ステアリング
の操作に連動して回転する回転円板に等角度間隔で複数
のスリットを開設し、このスリットの通過位置にフォト
インタラプタを２個隣接して配置し、操舵時に、フォト
インタラプタに同一波形で位相をずらしたパルス信号
（２相インクリメンタル信号）を生成させ、この２相イ
ンクリメンタル信号をカウントすることにより操舵方向
及び操舵角を検出するようになっている。

【０００３】通常、この２相インクリメンタル信号のみ
では、回転円板の中立位置の検出が不可能であるため、
回転円板に中立位置検出用スリットを設け、このスリッ
トを通過する第３のフォトインタラプタの信号を中立信
号として、中立位置からの回転円板の相対位置を上記２
相インクリメンタル信号で検出する。

【０００４】しかし、通常ステアリングは絶対中立点
（零点〉を中心として、左右２、３回転の複数回転をす
るため、上記相対舵角センサーにおいて第３のフォトイ
ンタラプタが検出した中立点のみでは、ステアリングの
絶対中立点なのか否を検出できない。この問題を解決す
るために、例えば特公平６−４３１８８号公報では、ス
テアリングセンサー（相対舵角センサー）からのステア
リングデータ（相対舵角）をサンプリングし、サンプリ
ングデータの分布を代表する値を求めることにより、ス
テアリングセンサの零点を補正する方法が開示されてい
る。また、特公平７−５８１８０号公報では、原点ゾー
ン（中立ゾーン）を複数サブゾーンに分割し、サブゾー
ンの各々の原点範囲の検出に貢献した時間を積算して、
所定時間内に積算時間が最大となるサブゾーンを原点
（零点）とする方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような零点検出方法では、データをサンプリングし、デ
ータの分布等を演算して零点信号を得るため、時間がか
かり、また、サンプリング演算のための回路構成が複雑
であるという問題がある。そのほか、例えば零点位置を
電気的に記録しておく方法も考えられるが、この場合、
零点信号位置を保持するための暗電流が大きくかつ常時
に電源供給する必要があるから、車載バッテリーには負
担が大きい。車載バッテリの負担を軽減するために、例
えばイグニッションスイッチオフ後に給電を停止するこ
とも可能ではあるが、給電停止中にステアリングが操作
された場合に、ステアリングの回転位置変化が誤差とし
て蓄積されてしまうという問題が生じる。

【０００６】一方近年、車両には、エアバック、オーデ
ィオやアクセサリなどのスイッチのステアリングへの装
着により、ステアリング側の電子装置と車両側のハーネ
スとの接続に渦巻き状のフラットケーブルを用いるワイ
ヤ式接続装置が利用されている。このワイヤ式接続装置
では、全コスト中に占めるフラットケーブルの比率が高
いため、フラットケーブルの長さを短くしてコストの低
減を図る研究が行われている。例えば特開平９−２３７
６６９号公報では、フラットケーブルの巻回方向を内筒
部と外筒部とで逆の方向で巻回するようにした。これに
よれば、フラットケーブルの長さを短くすることがで
き、コストの低減が図られるが、この他の付加機能は加
えられていない。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ワイ
ヤ式接続装置を利用し、検出された回転円板の中立ゾー
ンから、車両の直進方向を示す絶対中立点を特定できる
ようにし、相対舵角センサーを用いながらも、絶対中立
点の設定と絶対舵角の検出が可能なステアリング操舵角
検出装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ステアリングに連動して回転する回転円板の任意位置か
らの相対的な回転角度を検出する相対舵角センサーと、
前記回転円板の中立ゾーンを検出する中立ゾーン検出手
段と、前記回転円板の絶対中立点を仮検出する仮絶対中
立点検出手段と、前記仮絶対中立点検出手段が検出した
仮絶対中立点から最も近い位置で前記中立ゾーン検出手
段が検出した前記中立ゾーンの中心位置を前記回転円板
の絶対中立点として、当該絶対中立点からの前記回転円
板の回転角度に基づいて前記ステアリングの絶対操舵角
を検出する絶対操舵角検出手段と、相対回転可能なロー
タとケースとがなす空間内にステアリング側の装置と車
両の固定側に電気信号を中継するためのフラットケーブ
ルが配置され、該フラットケーブルは、前記ステアリン
グに連動して回転するロータの外周面に巻回されるとと
もに、約中央部で巻回方向を反転し、逆向きで当該フラ
ットケーブルを収納するケースの内周面に沿うように巻
回されて当該ケース内に収納され、ステアリングが操作
されたとき、前記ロータの回転にしたがって前記フラッ
トケーブルの反転部が周方向に移動する回転コネクタと
を有し、前記仮絶対中立点検出手段は、前記絶対中立点
に相当する位置で前記フラットケーブルの反転部を検出
することによって、前記仮絶対中立点を検出するものと
した。

【０００９】車両に配置されているフラットケーブルか
らその反転部位置を検出することによって絶対中立点を
仮検出し、この仮絶対中立点の位置に基づいて、中立ゾ
ーン検出手段が検出した回転円板の中立ゾーンから絶対
中立点を特定するようにしたから、相対舵角センサーを
用いても、絶対中立点の設定や絶対舵角の検出といった
絶対舵角センサーとしての機能を実現することができ
る。検出値をサンプリングして絶対中立点を得る従来例
より、複雑な演算を必要とせず、低コスト、しかも短時
間で絶対舵角を検出することができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記仮絶対中立点
検出手段が、発光素子と受光素子からなり、該発光素子
と受光素子は、前記ケースの側壁に前記フラットケーブ
ルに対向して配置されているものとした。仮絶対中立点
の検出にフォトダイオードと発光ダイオードを利用する
ことによって、フォトダイオードの出力レベルの変化で
反転部を簡単に検出することができる。

【００１１】請求項３記載の発明は、前記絶対操舵角検
出手段が、前記仮絶対中立点から、前記回転円板が半回
転以内で検出された前記中立ゾーンの中心位置を絶対中
立点とするものとした。これにより、仮絶対中立点と真
の絶対中立点の間に１８０°の位置ずれ許容値が得ら
れ、ステアリングに対するフラットケーブルの取り付け
位置や仮絶対中立点検出手段の設置位置の設定が容易に
なる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、発明の実施の形態を実施例
により説明する。図１は、ステアリングシャフト７に結
合されステアリングに連動し回転可能に配置された回転
円板を示す図である。回転円板３０の外周縁近傍には、
等角度間隔に複数のスリット３１が形成され、スリット
３１の通過位置には、フォトインタラプタ１８ａ、１８
ｂを隣接して配置して、スリット３１を検出する。スリ
ット３１は、例えばピッチが２°で、幅が１°に設定さ
れている。

【００１３】回転円板３０が回転すると、フォトインタ
ラプタ１８ａ、１８ｂにパルス信号が生成され、そのパ
ルス信号をカウントすることで、任意位置からの回転円
板の回転角度を検出することができる。フォトインタラ
プタ１８ａ、１８ｂは、それぞれで生成されたパルス信
号が９０°位相ずれになるように、配置位置が設定され
ている。

【００１４】スリット３１の内側には、回転円板の中立
ゾーンを検出するためのスリット３２が開設されてい
る。このスリット３２の通過位置に、フォトインタラプ
タ１９が設けられている。フォトインタラプタ１９は、
車両の直進位置に対応した位置に設定されてスリット３
２を検出するようになっている。スリット３２も同じよ
うに車両の直進位置に相当する位置に設定されている。
これによって、フォトインタラプタ１９が検出した中立
ゾーンがステアリングの中立ゾーンになり、中立ゾーン
の中心位置は、ステアリングの中立点になる。スリット
３２の幅は、スリット３１より広く例えば２０°に設定
されている。スリット３２の幅を大きく設定すること
で、回転円板に取り付け誤差があっても、それを吸収し
車両が直進位置である限り、フォトインタラプタ１９が
スリット３２を検出することができる。

【００１５】図２は、フォトインタラプタ１８ａ、１８
ｂ、１９および後述する仮絶対中立点を検出するための
フォトインタラプタ６の出力信号を示す図である。フォ
トインタラプタ１８ａ、１８ｂは、任意位置から回転円
板の回転角度に応じて、９０°ずれたパルス信号を出力
する。そのパルス数をカウントすることで、任意位置か
らの相対的な回転角度を演算することができる。また、
フォトインタラプタ１８ａ、１８ｂの出力信号が９０°
ずれているので、例えば図示のＮ位置で回転円板３０が
回転した場合は、左回転すると、フォトインタラプタ１
８ａの出力が、フォトインタラプタ１８ｂより先にＬレ
ベルになるのに対して、右回転すると、フォトインタラ
プタ１８ｂが先にＬレベルになる。この違いで回転円板
の回転方向を検出することができる。

【００１６】フォトインタラプタ１９は、３６０°を周
期に中立ゾーン信号を出力する。フォトインタラプタ６
は、仮絶対中立点を境に、ステアリングが左回転（マイ
ナス方向）すると、Ｌレベル、右回転（プラス方向）す
ると、Ｈレベルの仮絶対中立点信号を出力する。したが
って、フォトインタラプタ６から出力信号の検出エッジ
で、絶対中立点を仮検出することができる。この仮絶対
中立点から最も近い位置で検出された中立ゾーンの中心
位置を絶対中立点と特定することができる。フォトイン
タラプタ６は、ステアリング側の電子装置と車両側のハ
ーネスとを接続するためのワイヤ式接続装置内のフラッ
トケーブルから絶対中立点を仮検出する。

【００１７】図３は、ワイヤ式接続装置の構成を示す斜
視図で、図４はその斜視分解図である。ボディ１は、ス
テアリングコラム８に取付けられ、その中央に貫通穴１
３が形成されている。同じ中央に貫通穴が形成されたケ
ース５は、ボディ１の上端面に配置されるとともに、ケ
ース５の外周面にある突起５１がボディ１の引っ掛け部
１２に引っ掛かって固定される。ケース５とボディ１の
間に形成された空間にロータ３、フラットケーブル２と
スペーサ４が配置されている。

【００１８】ロータ３は、貫通穴１３に位置してステア
リングシャフト７に固定されている。フラットケーブル
２は、ロータ３のコネクタ３４に端子２２を挿入し、ス
リット３３からロータ３の外周面に出された後、ロータ
３の外周面に巻回され、約中央の反転部２３で巻回方向
を反転した後、ケース５の内周面に沿うように配置さ
れ、もう一方の端子２１をボディ１のコネクタ１１に挿
入して収納されている。

【００１９】スペーサ４は、フラットケーブル２をガイ
ドするようにロータ３とケース５の間に配置され、２つ
あるクリアランス部４１のうちの１つにフラットケーブ
ル２が通過するようになっている。ステアリングが操作
され、ロータ３が回転したときに、その回転方向に応じ
てフラットケーブルのロータ３の外周面に巻回されたま
たはケース５の内周面に沿う部分が一方から他方に移動
することによって、反転部２３は周方向に移動する。フ
ォトインタラプタ６は、ボディ１におけるコネクタ１１
に隣接して装着され、ステアリングの絶対中立点に相当
する位置で、フラットケーブル２の反転部２３を検出す
るようになっている。

【００２０】図５は、ボディ１を取り外して、フラット
ケーブル２とフォトインタラプタ６の配置状態を示す図
である。なお、図５および次の図７、図８は、それぞれ
ボディ側から見た状態を示している。図５において、フ
ォトインタラプタ６は、ステアリングが絶対中立点にあ
る状態で、フラットケーブルの反転部２３を検出できる
位置に配置されている。フォトインタラプタ６は、図６
に示すように、発光ダイオード６１とフォトダイオード
６２からなり、それぞれがケース５の側壁に隣接しフラ
ットケーブル２に対向して設置されている。その近傍に
フラットケーブル２がある場合、フォトダイオード６２
は、フラットケーブルからの反射光で、フラットケーブ
ルを検出する。なお、フラットケーブルの反射率が低い
場合には、フラットケーブルのケース５内周面に沿う側
面の反射率を向上するための表面処理を施す。なお、フ
ォトダイオードに代えてフォトトランジスタを用いても
よい。

【００２１】図７は、ロータが図５に示した状態から反
時計方向に回転ロック位置まで回転したときのフラット
ケーブルの状態を示す図である。図８は、ロータが時計
方向に回転ロック位置まで回転したときのフラットケー
ブルの状態を示す図である。ロータ３が反時計方向に回
転した場合、図７のようにこれまでフラットケーブル２
のケース５の内周面に沿っていた部分が、ロータ３の外
周面側に移動して巻回されるから、反転部２３がケース
５の内周面に沿ってロータ３と同じ方向に移動する。但
し、反転部２３の移動量はロータ３の回転移動量より少
ない。一方ロータ３が時計方向に回転した場合には、図
８のようにフラットケーブル２のロータ３の外周面に沿
っていた部分がケース５の内周面側に移動する。反転部
２３がロータ３と同様に時計方向に移動する。

【００２２】フォトインタラプタ６は、ステアリングの
絶対中立点で反転部２３に対向する位置に配設されてい
るため、ステアリングが左方向に操作されたとき、フラ
ットケーブル２を検出できずＬレベル信号を出力し、一
方ステアリングが右方向に操作されたときには、フラッ
トケーブル２を検出できてＨレベル信号を出力する。こ
の信号レベルが変化する検出エッジ位置が仮絶対中立点
になる。

【００２３】ステアリングの絶対操舵角を検出するため
に、フォトインタラプタ１８ａ、１８ｂ、１９および６
は、図９に示すように、それぞれ制御部２４に接続され
ている。制御部２４はフォトインタラプタ１８ａ、１８
ｂ、１９および６の出力信号に基づいてステアリングの
絶対操舵角を演算して検出する。

【００２４】図１０は、制御部における絶対舵角を検出
するためのフローチャートである。各フォトインタラプ
タおよび制御部２４に電源が投入されると、ステップ１
００において、フォトインタラプタ６の出力信号のレベ
ルの変化を判断してエッジを検出する。エッジを検出す
ると、仮絶対中立点を検出したとして、ステップ１０１
へ進む。ステップ１０１において、フォトインタラプタ
１８ａ、１８ｂが出力するパルス信号のカウント値をリ
セットし、ステップ１０２において、フォトインタラプ
タ１８ａ、１８ｂが出力するパルス信号をカウントして
仮絶対中立点からの相対舵角を演算する。

【００２５】ステップ１０３において、フォトインタラ
プタ１９の出力信号のレベル変化を判断してエッジを検
出する。エッジを検出できなかった場合は、ステップ１
０２へ戻り、相対舵角を継続的に演算する。ステップ１
０３でエッジを検出した場合には、中立ゾーンを検出し
たとして、ステップ１０４において、演算された相対舵
角に基づいて、仮絶対中立点から検出された中立ゾーン
の中心位置までの回転角度を演算する。ステップ１０５
においては、仮絶対中立点から検出された中立ゾーンの
中心位置までの回転角度の大きさを判断し、それが１８
０°より大きい場合は、ステップ１０２に戻り、１８０
°以下の場合には。ステップ１０６へ進む。

【００２６】ステップ１０６においては、仮絶対中立点
から最も近い位置で検出された中立点ゾーンの中心位置
として、その中心位置を絶対中立点として記憶する。そ
の後ステップ１０７において、絶対中立点からフォトイ
ンタラプタ１８ａ、１８ｂが出力するパルス信号のレベ
ル変化によって回転円板の回転方向を判別し、パルス信
号をカウントすることによって、絶対中立点からのステ
アリングの回転角度すなわち絶対操舵角を演算する。本
実施例では、ステップ１０４〜ステップ１０７が絶対操
舵角検出手段を構成している。フォトインタラプタ１８
ａ、１８ｂおよびスリット３１が相対舵角センサーを構
成している。フォトインタラプタ１９およびスリット３
２が中立ゾーン検出手段を構成している。ワイヤ接続装
置に備えられフラットケーブルの反転部を検出するフォ
トインタラプタ６が仮絶対中立点検出手段を構成してい
る。

【００２７】本実施例は以上のように構成され、ステア
リング側の電子装置と車両側のハーネスとを中継接続す
るためのワイヤ接続装置にフォトインラプタ６を設け
て、フラットケーブル２の反転部を検出することによっ
て、仮絶対中立点を検出し、仮絶対中立点に基づいて、
回転円板３０の中立ゾーン３２から絶対中立点を特定す
るから、ワイヤ式接続装置にフォトインタラプタを設け
るだけで、絶対中立点を簡単に特定することができる。
これにより、複雑な演算を必要とせず、低コストで、絶
対舵角を検出することができる。なお、本実施例では、
フラットケーブル２を検出するために、フォトインタラ
プタ６を用いたが、例えばフラットケーブルの仮絶対中
立点相当位置から半分の範囲を磁気テープ状にし、ホー
ルＩＣ等を用いた磁気検出方法でも可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上記のように、仮絶対中立点検
出手段が、ステアリング側の装置と車両の固定側の間に
中継するフラットケーブルの反転部位置を検出すること
によって回転円板の絶対中立点を仮検出し、仮絶対中立
点と回転円板から検出された中立ゾーンの中心位置との
距離によって絶対中立点を特定し、特定した絶対中立点
からの回転円板の回転角度で、ステアリングの操舵角を
検出するから、安価な相対舵角センサーを用いても、絶
対中立点の設定と絶対操舵角の検出が可能になる。

【００２９】相対舵角センサーの検出値をサンプリング
して零点を得る従来例に比べて、複雑な回路が不要で、
短時間で検出でき、低コストであるという効果が得られ
る。また、仮絶対中立点検出手段として、フォトダイオ
ードと発光ダイオードを用いた場合、フラットケーブル
を収納するケースの側壁に隣接して配置すれば、仮絶対
中立点を検出できるから、簡単に車両へ取り付けること
が可能にある。また、検出信号からも、エッジを検出す
るだけで、仮絶対中立点を検出できるから、信号処理が
簡単になる。

【００３０】絶対中立点の検出に関しては、仮絶対中立
点を記憶し、仮絶対中立点から回転円板が半回転以内で
検出された前記中立ゾーンの中心位置を絶対中立点とす
ることで、容易に絶対中立点を検出できるとともに、仮
絶対中立点と真の絶対中立点の間に１８０°の位置ずれ
許容値が得られるから、仮絶対中立点検出手段の設置位
置に自由度が増し、フラットケーブルを持ったワイヤ式
接続装置の組付け精度を向上する必要もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステアリングに連動し回転可能に配置された回
転円板を示す図である。

【図２】フォトインタラプタの出力信号を示す図であ
る。

【図３】ワイヤ式接続装置の構成を示す斜視図である。

【図４】ワイヤ式接続装置の斜視分解図である。

【図５】フラットケーブルとフォトインタラプタの配置
状態を示す図である。

【図６】発光ダイオードとフォトダイオードの取り付け
状態を示す図である。

【図７】ロータが反時計方向に回転したときのフラット
ケーブルの状態を示す図である。

【図８】ロータが時計方向に回転したときのフラットケ
ーブルの状態を示す図である。

【図９】絶対舵角を検出するための機能ブロック図であ
る。

【図１０】制御部における絶対操舵角検出の流れを示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１ ボディ ２ フラットケーブル ３ ロータ ４ スペーサ ５ ケース ６、１８、１９ フォトインタラプタ ７ ステアリングシャフト ８ ステアリングコラム １１ コネクタ １２ 引っ掛け部 １３ 貫通穴 ２１、２２ 端子 ２３ 反転部 ３０ 回転円板 ３１、３２、３３ スリット ３４ コネクタ（回転コネクタ） ５１ 突起 ６１ 発光ダイオード（発光素子） ６２ フォトダイオード（受光素子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA07 AA12 AA20 BB13 CC02 DD01 DD04 DD19 FF17 FF18 FF23 FF41 FF65 GG07 JJ18 PP22 QQ25 QQ28 2F069 AA86 AA87 BB21 DD22 GG06 GG07 HH13 HH15 MM01 2F077 AA03 AA28 AA38 NN02 NN23 NN27 PP19 QQ05 3D030 DB19 DB25 DB26

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングに連動して回転する回転円
   板の任意位置からの相対的な回転角度を検出する相対舵
   角センサーと、前記回転円板の中立ゾーンを検出する中
   立ゾーン検出手段と、前記回転円板の絶対中立点を仮検
   出する仮絶対中立点検出手段と、前記仮絶対中立点検出
   手段が検出した仮絶対中立点から最も近い位置で前記中
   立ゾーン検出手段が検出した前記中立ゾーンの中心位置
   を前記回転円板の絶対中立点として、当該絶対中立点か
   らの前記回転円板の回転角度に基づいて前記ステアリン
   グの絶対操舵角を検出する絶対操舵角検出手段と、相対
   回転可能なロータとケースとがなす空間内にステアリン
   グ側の装置と車両の固定側に電気信号を中継するための
   フラットケーブルが配置され、該フラットケーブルは、
   前記ステアリングに連動して回転するロータの外周面に
   巻回されるとともに、約中央部で巻回方向を反転し、逆
   向きで当該フラットケーブルを収納するケースの内周面
   に沿うように巻回されて当該ケース内に収納され、ステ
   アリングが操作されたとき、前記ロータの回転にしたが
   って前記フラットケーブルの反転部が周方向に移動する
   回転コネクタとを有し、前記仮絶対中立点検出手段は、
   前記絶対中立点に相当する位置で前記フラットケーブル
   の反転部を検出することによって、前記仮絶対中立点を
   検出することを特徴とするステアリング操舵角検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記仮絶対中立点検出手段は、発光素子
   と受光素子からなり、該発光素子と受光素子は、前記ケ
   ースの側壁に前記フラットケーブルに対向して配置され
   ていることを特徴とする請求項１記載のステアリング操
   舵角検出装置。
3. 【請求項３】 前記絶対操舵角検出手段は、前記仮絶対
   中立点から、前記回転円板が半回転以内で検出された前
   記中立ゾーンの中心位置を絶対中立点とすることを特徴
   とする請求項１または２記載のステアリング操舵角検出
   装置。