JP4518633B2 - ロータリエンコーダの構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車等に搭載され操舵角を検出するロータリエンコーダであって、当該ロータリエンコーダのシャフトに結合しているベアリングがグリス切れ等惹起したとき等において、当該ロータリエンコーダが回転ロック現象を生じても操舵を可能としたロータリエンコーダの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のロータリエンコーダは図5に示す構造のものであった。当該技術に於けるロータリエンコーダは、例えば自動車運転席のドライバーの足元の床部位やダッシュパネル付近に配置されており、自動車走行支援システムの構成部品として使用されている。この自動車走行支援システムは自動車の自動走行中に於いて、ドライバーが手をステアリングホイールから離してもモータがステアリングシャフトを駆動する装置である。
【0003】
上記自動車走行支援システムは、例えば、特開平10−31799号公報に開示された自動走行制御装置が知られている。これは図6に示すように自動車の車体Cに当該ロータリエンコーダが搭載されており、このロータリエンコーダの動作によって、ステアリングアクチュエータ27を制御する。すなわち、当該車体Cには、例えば走路の白線を検出するCCDカメラ28が搭載され、このCCDカメラ28で撮像した画像から、画像処理ECU29により抽出された白線信号は車両制御CO30に供給され、走路上の白線を基準として自動車のハンドルを自動制御する技術である。
【0004】
図5において、1は一方のハウジング、2は他方のハウジングであり、一方及び他方のハウジング1,2を組合せて箱体のハウジング3が構成される。上記ハウジング3内にはシャフト4を介装してあり、該シャフト4の一端はウオームギヤを介してステアリングシャフト及びモータに連結している。シャフト4の他端にはセンサーボード5を固定している。
【0005】
また、前記ハウジング3内には、舵角センサー6を配置しており、前記センサーボード5の回転動作で、出力信号を導出し、ステアリングホイールの回転位置を検出する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術に於けるロータリエンコーダの構造は上述した構成であり、次の課題が存在する。
【0007】
当該ロータリエンコーダのシャフトに結合しているベアリングがグリス切れを惹起したとき、又は上記ハウジング内に異物が混入したとき、あるいは、当該ハウジングが破壊したときは、シャフト4及びセンサーボード5が回転できなくなり、それに起因してステアリングホィールによる操舵が困難となる可能性があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るロータリエンコーダの構造は、上記従来の問題点を解消するものであり、シャフトの一部にステアリングシャフトからの入力で分離遮断する被破壊部位を設け、ベアリング等が故障した場合でも、ステアリングシャフトからの入力で、当該シャフトを分断させて、ステアリングシャフトのロック現象を防止すべくしたことを目的としたものである。そして、以下の構成、手段を採用した。
【0009】
請求項1記載の発明によれば、舵角センサーと、該舵角センサーの動作を司どるセンサーボードと、該センサーボードを固定しかつステアリングシャフトと連動するシャフトでなる構成であって、前記シャフトの一部に前記ステアリングシャフトからの入力で分離切断する被破壊部位を設けたことを特徴とするロータリエンコーダの構造である。
【0010】
請求項2記載の発明によれば、前記シャフトの略中間部位に断面略V字形又は矩形の周方向に延びる溝でなる被破壊部位を形成したことを特徴とする請求項1記載のロータリエンコーダの構造である。
【0011】
請求項3記載の発明によれば、前記シャフトを、中空状の外筒体と、外周部に少なくとも一つの張出突子を形成すると共に、該張出突子を該外筒体内壁に係止した内部体とで構成し、該張出突子を被破壊部位としたことを特徴とする請求項1記載のロータリエンコーダの構造である。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明に係るロータリエンコーダの構造の実施の形態1について添付図面に基づき、詳細に説明する。図1は、本発明に係るロータリエンコーダの構造を示す垂直断面図である。7はハウジングであり、一方のハウジング8及び他方のハウジング9を組合せて一組のハウジングが構成されている。当該ハウジング7内にはシャフト10及び舵角センサー11が配置されている。該シャフト10は円柱状に構成されており、略軸芯部には空間12が形成されている。すなわち、空間12は大きい空間12a、小さい空間12bが一連に段差状に構成されている。前記シャフト10の略中間位置即ちベアリング14支持部と後述のギヤ軸20,21との結合部との間に於いて空間12bと外周部との間の肉厚部を薄く形成してなる被破壊部位13、例えば、図示するようにV字形溝を有している。
【0013】
14はベアリングであり、前記シャフト10の他端部を支持している。また、センサーボード16は、前記シャフト10の他端に止めバネ17で軸着している。
【0014】
次に、図2に基づき、本発明に係るロータリエンコーダが自動車のステアリングシャフトやモータに結合されたときの実施の形態を説明する。図2は、要部を断面した全体平面図である。18はステアリングシャフトであり、ステアリングホイール(図示せず)を回転すれば連動して回転するものである。該ステアリングシャフト18の外周はギヤ部を形成しており、ウオームギヤ19のギヤ部19aと噛合い結合している。該ウオームギヤ19はギヤ軸20,21を左右に設けており、該ギヤ軸20はベアリング22を介してモータ23に、また、ギヤ軸21はベアリング24を介して、ロータリエンコーダのシャフト10の空間12aに嵌入され、結合している。
【0015】
上記、本発明に係るロータリエンコーダの構造の実施の形態1について、動作を説明する。自動車を走行しているとき、ドライバーはステアリングホイールを回転操作する。そして、ステアリングシャフト18は当該ステアリングホイールの回転に連動する。而して、ステアリングシャフト18のギヤ部18aがウオームギヤ19のギヤ部19aと噛合い回転し、当該ギヤ軸20,21が回転する。そして、シャフト10も回転し、センサーボード16が回転し、舵角センサー11が動作し、出力信号を導出する。而して、ロータリエンコーダが動作し、ステアリングホイールの回転位置を検出する。
【0016】
また、自動走行制御装置を作動させた場合、ドライバーがステアリングホイールから手を離しても、モータ23が回転し、ギヤ軸20,21を介してウオームギヤ19に伝達され、ロータリエンコーダを動作させると共に操舵軸制御部(図示せず)を動作させてステアリングシャフト18を回転制御する。
【0017】
次に、ロータリエンコーダのシャフト10に結合しているベアリング14のグリス切れがある場合、又はハウジング7内に異物が混入したり、当該ハウジング7が破壊した場合は、ステアリングホイールを操作すると当該ギヤ軸20,21に外力がかかり、該シャフト10が捻れると共にV字形状溝13の底部に応力が集中して亀裂が発生し、当該シャフト10を分断させて、ステアリングシャフトのロック現象を防止すべくした。
【0018】
尚、自動走行装置のアクチュエータを構成する前記モータ23の駆動トルクでもシャフト10が分断する様にしておけば、自動走行中にロータリエンコーダに不具合が発生しても、モータ23による走行を継続することができる。
【0019】
図3は本発明に係るロータリエンコーダのシャフト10の第1変形例を示す断面図である。これについて説明すれば、シャフト10の略中間部位に形成した被破壊部位133は矩形溝で構成されている。当該シャフト10が分断する動作は、前述の第1変形例と同様で、亀裂K5,K6が被破壊部位133に発生して行な
われる。而して、ステアリングシャフトのロック現象を防止すべくした。又、他の構成部分は図1と同様であるので同位置番号を付しその説明を省略する。以上、説明したようにシャフト10の略中間部位に形成した被破壊部位13,133は上記実施の形態に限定されるものではなく、その他の変形例でよいことは勿論である。
【0020】
図4は本発明に係るロータリエンコーダの第2変形例を示す断面図である。これについて説明すれば、シャフト100を中空筒体に形成し、空間120を有する外筒体110と、該空間120内に嵌入された張出突子131,132を頂部に形成した内部体130とで構成する。該張出突子131,132は内部体130の軸心から直径方向に突出する2枚の平板部材で先端を上記外筒体110の空間120を構成する内壁111に埋込み係合している。そして、当該内部体130の中心部は中空部133′を形成している。この第2変形例はまず内部体130を成形し、この内部体130を外筒体110成形金型内に位置決めして外筒体110を成形することにより一体化する、いわゆる二色成形又は二重成形により構成する。他の構成部分は図1と同様であるのでその説明を省略する。従ってギヤ軸20,21に過大な外力がかかった場合、内部体130の張出突子131,132に亀裂K3,K4が発生し、当該外筒体110と内部体130との結合が分断する。そして、ハンドルシャフトのロック現象を防止すべくした。尚、図4に於いて、図4(a)はシャフト110の垂直断面図であり、又、図4(b)は図4(a)の矢視A−A方向の断面図である。
【0021】
【発明の効果】
本発明に係るロータリエンコーダーの構造は、上述の構成、動作を有するので次の効果がある。
請求項1記載の発明によれば、舵角センサーと、該舵角センサーの動作を司どるセンサーボードと、該センサーボードを固定しかつステアリングシャフトと連動するシャフトでなる構成であって、前記シャフトの一部に前記ステアリングシャフトからの入力で分離切断する被破壊部位を設けたことを特徴とするロータリエンコーダの構造である。このような構成としたので、ベアリングのグリス切れがある場合やハウジング内に異物が混入したり、当該ハウジングが破壊した場合に於いても、ステアリングシャフトのロック現象を防止し、自動車のステアリングホイールの操作を円滑に行なうことができる。またモータのトルクでも被破壊部位が分離切断する様にしておけば、自動走行制御装置にも適用させて、フェールセーフ機能を充実させると共に自動車の安全性を高めることができる。
【0022】
請求項2記載の発明によれば、前記シャフトの略中間部位に断面略V字形又は矩形の周方向に延びる溝でなる被破壊部位を形成したことを特徴とする請求項1記載のロータリエンコーダの構造である。このように、前記シャフトの略中間部位に所定の断面形状を有する被破壊部位を構成したので、簡易な構造であると共に、別異の被破壊部材を配備する必要がなく、極めて容易に生産できると共にベアリング等の事故が発生した場合でも、迅速に当該シャフトを分断させてステアリングシャフトのロック現象を防止することができる。
【0023】
請求項3記載の発明によれば、前記シャフトを、中空状の外筒体と、外周部に少なくとも一つの張出突子を形成すると共に、該張出突子を該外筒体内壁に係止した内部体とで構成し、該張出突子を被破壊部位としたことを特徴とする請求項1記載のロータリエンコーダの構造である。このような構成としたので、当該シャフトの中空内の内壁にモータ軸に連結する被破壊部材の張出突子を係止したので、ベアリング等の事故が発生した場合でも、該張出突子が切断されてギヤ軸と分離させるので、ステアリングシャフトのロック現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るロータリエンコーダの構造における実施の形態1を示す垂直断面図である。
【図2】本発明に係るロータリエンコーダの構造を自動車のハンドル軸廻りに装着したときの状態を示す要部を断面した全体平面図である。
【図3】本発明に係るロータリエンコーダに装着しているシャフトの第1変形例を示す断面図である。
【図4】本発明に係るロータリエンコーダに装着しているシャフトの第2変形例を示す断面図である。
【図5】従来の技術に於けるロータリエンコーダの構造を示す垂直断面図である。
【図6】従来の技術に於ける自動走行制御装置を搭載した自動車の斜視図である。
【符号の説明】
7 ハウジング
8 一方のハウジング
9 他方のハウジング
10 シャフト
111 内壁
11 舵角センサー
12,12a,12b 空間
13,133 被破壊部位
14 ベアリング
16 センサーボード
17 止めバネ
18 ステアリングシャフト
18a ギヤ軸
19 ウオームギヤ
19a ギヤ部
20,21 ギヤ軸
22 ベアリング
23 モータ
131,132 張出突子
133 中空部
110 外筒体
130 内部体
K1〜K6 亀裂
Claims (3)
- 舵角センサーと、該舵角センサーの動作を司どるセンサーボードと、該センサーボードを固定しかつステアリングシャフトと連動するシャフトでなる構成であって、前記シャフトの一部に前記ステアリングシャフトからの入力で分離切断する被破壊部位を設けたことを特徴とするロータリエンコーダの構造。
- 前記シャフトの略中間部位に断面略V字形又は矩形の周方向に延びる溝でなる被破壊部位を形成したことを特徴とする請求項1記載のロータリエンコーダの構造。
- 前記シャフトを、中空状の外筒体と、外周部に少なくとも一つの張出突子を形成すると共に、該張出突子を該外筒体内壁に係止した内部体とで構成し、該張出突子を被破壊部位としたことを特徴とする請求項1記載のロータリエンコーダの構造。
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