JPH10227631A - 多回転体の回転検出装置 - Google Patents
多回転体の回転検出装置Info
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- JPH10227631A JPH10227631A JP9030592A JP3059297A JPH10227631A JP H10227631 A JPH10227631 A JP H10227631A JP 9030592 A JP9030592 A JP 9030592A JP 3059297 A JP3059297 A JP 3059297A JP H10227631 A JPH10227631 A JP H10227631A
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Abstract
体の回転数(回転エリア)を検出するエンコーダとし
て、構造がシンプルで動作が確実な回転検出装置を提供
する。 【解決手段】 ハウジング1に回転自在に支承された第
1のロータ4にインクリメント形エンコーダのコード板
を固定し、外周面に形成した逃げ溝16の両側に一対の
係合突部17a,17bを形成する。ハウジング1の内
底面に回転リング10を配置し、この回転リング10に
約90度の範囲にわたって従動ギヤ11を刻設すると共
に、従動ギヤ11の対向位置に遮光板12を立設する。
回転リング10の回転軌跡上に遮光板12を跨ぐように
5個のフォトインターラプタ13a〜13eを配置し、
そのオン/オフによって回転リング10の位置を検出す
る。中継歯車14を従動ギヤ11に常時噛合させ第1の
ロータ4の1回転中に係合突部17a,17bによって
中継歯車14を約90度回転させる。
Description
ングホイールのように1回転以上の有限回転数内で回転
する多回転体の回転検出装置に係り、特に、該多回転体
の絶対位置を検出するのに好適な回転検出装置に関す
る。
に記載されているように、ステアリングホイールの1回
転以内の精密な回転角をインクリメント形エンコーダで
検出すると共に、ステアリングホイールの1回転以上の
粗い回転角をアブソリュート形エンコーダで検出し、こ
れら精密な回転角と粗い回転角を組み合わせることによ
り、ステアリングホイールのニュートラル位置からの回
転角度を判定するようにした回転検出装置が提案されて
いる。
アリングシャフトと一体的に回転するコード板と、この
コード板を介して対向設置されたフォトインタラプタと
で構成されており、コード板の1回転以内の回転角しか
検出できないが、コード板がステアリングシャフトと一
体回転するため検出精密は高いものとなっている。一
方、前記アブソリュート形エンコーダは、抵抗パターン
が形成された基板と、抵抗パターンに摺接するブラシを
有する減速回転体と、ステアリングホイールの回転を減
速回転体に伝達するギヤ機構とで構成されており、多回
転するステアリングホイールの回転はギヤ機構を介して
1回転内に減速されるため、ステアリングホイールの絶
対位置を検出することができる。
た従来例では、アブソリュート形エンコーダとして、ロ
ータ部材に設けられた太陽歯車と、ステータ部材に設け
られた環状内歯車と、これら太陽歯車と環状内歯車間に
噛合された遊星歯車とで構成されるギヤ機構を使用して
いるため、回転検出装置全体に占めるギヤ機構の配置ス
ペースが広くなり、小型化が妨げられるという問題があ
った。また、遊星歯車が太陽歯車と環状内歯車の双方に
常時噛合しているため、遊星歯車を支承する減速回転体
はステアリングホイールの僅かな回転によっても回転し
てしまい、特に、ステアリングホイールはニュートラル
位置付近における回転(動作)頻度が極めて高いため、
抵抗パターンが局部的に摩耗するという問題があった。
ト形エンコーダとして、ロータ部材の周面に設けられた
係合突部と、このロータ部材の回転中心と同心状に配置
された従動ギヤと、これらロータ部材と従動ギヤとの間
に介在された中継歯車とで構成されるギヤ機構を採用す
ることとする。このようなギヤ機構を採用すると、中継
歯車はロータ部材の1回転中に係合突部と係合した時だ
け間欠的に一定角度のみ回転し、中継歯車と常時噛合し
ている従動ギヤも同様に間欠的に一定角度のみ回転する
だけであるため、連続的動作による機構部品の局部的摩
耗量が大幅に軽減されると共に、従動ギヤの回転運動が
ディジタル的であるため、(回転数の)信号の取出しが
非常に容易になり、また、従動ギヤを全周にわたって形
成する必要がないため、部品のレイアウトにゆとりが持
て、小型化を図ることが可能となる。
装置では、ロータリエンコーダのコード板と一体的に回
転するロータ部材と、このロータ部材を回転可能に保持
するステータ部材と、このステータ部材に軸支された中
継歯車と、前記ロータ部材の回転中心と同心状に配置さ
れた回動部材と、この回動部材の回転量を検出する検出
素子とを備え、前記中継歯車を前記ロータ部材の周面に
設けられた係合突部と間欠的に噛合させると共に、該中
継歯車を前記回動部材に設けられた従動ギヤと常時噛合
させた。
転中に、ステータ部材に軸支された中継歯車は係合突部
と係合する時のみ所定角度だけ回転し、その回転量に相
応した歯数分だけ従動ギヤが送られるため、従動ギヤと
一体の回動部材が所定量のみ回転する。よって、この回
動部材の回転量または回転位置を検出素子を用いて検出
することにより、回転数(回転エリア)の判別が可能と
なる。
置では、ロータリエンコーダのコード板と一体的に回転
するロータ部材と、このロータ部材を回転可能に保持す
るステータ部材と、前記ロータ部材の回転中心と同心状
に配置された回動部材と、この回動部材に軸支された中
継歯車と、前記回動部材の回転量を検出する検出素子と
を備え、前記中継歯車を前記ロータ部材の周面に設けら
れた係合突部と間欠的に噛合させると共に、該中継歯車
を前記ステータ部材に設けられた従動ギヤと常時噛合さ
せた。
動ギヤと常時噛合する中継歯車は、ロータ部材の1回転
中に係合突部と係合することで所定角度だけ自・公転
し、その公転量と同量だけ中継歯車を軸支する回動部材
が回転することにより、この回動部材の回転量が検出素
子によって検出される。
プタやフォトリフレクタ等を利用した光学式、マグネッ
トとMR素子やホール素子等を利用した磁気式、あるい
はブラシと抵抗パターン等を利用した接触式のいずれも
使用可能である。
係合突部は1ヵ所に限らず、ロータ部材の周面を等角度
に分割し、それぞれの領域毎に係合突部を設けても良
い。例えば、ロータ部材の周面に120度の間隔をおい
て3組の係合突部を設けると、ロータ部材の1回転中
に、中継歯車は120度毎に3回間欠的に回転するた
め、対応位置に検出素子を設けることにより、120度
毎の回転数(回転エリア)を検出することができる。
噛合し従動ギヤと常時噛合していればどのようなもので
も良いが、ロータ部材の周面に段差を介して小径部と大
径部を形成すると共に、この大径部に形成した逃げ溝の
両側に係合突部をそれぞれ設け、中継歯車に小径部の周
面に対向する第1の歯部と大径部の周面に対向する第2
の歯部とを交互に形成すると、中継歯車が係合突部と噛
合していない時の空転を防止できる。
図1は本発明の第1実施例に係る回転検出装置の平面
図、図2は該回転検出装置の側面図、図3は該回転検出
装置の断面図、図4は該回転検出装置からカバーを取り
除いた状態を示す平面図、図5は該回転検出装置からカ
バーとコード板を取り除いた状態を示す平面図、図6は
該回転検出装置に備えられるギヤ機構の要部を示す斜視
図、図7は該ギヤ機構の動作説明図である。
1aを有するハウジング1と、このガイド孔1aを中心
に回転自在なロータ部材2と、ハウジング1の開口端を
覆うカバー3とを具備しており、これらの内部に後述す
るインクリメント形エンコーダと回転数確認用のアブソ
リュート形エンコーダが収納されている。ハウジング1
はステータ部材であり、回転検出装置を自動車のステア
リング装置に組み込んだ際に、例えばコンビスイッチの
ケーシングや回転コネクタの固定体等にネジ止めされ
る。
ロータ4と第2のロータ5とで構成されており、これら
両ロータ4,5はコード板6を介して複数本のネジ7で
一体化されている。両ロータ4,5とコード板6にはセ
ンタ孔8が開設されており、回転検出装置を自動車のス
テアリング装置に組み込んだ際に、図示せぬステアリン
グシャフトがセンタ孔8に挿通され、このステアリング
シャフトと両ロータ4,5およびコード板6は一対一で
回転するようになっている。図4に示すように、コード
板6にはその周方向に沿って複数の透孔6aが形成され
ており、これら透孔6aを跨ぐように配置された4個の
フォトインターラプタ9からA,B相のパターンが検出
される。これらコード板6と各フォトインターラプタ9
とでインクリメント形エンコーダが構成され、このエン
コーダはコード板6の1回転以内の回転角を高精度で検
出する。
て説明すると、図5に示すように、ハウジング1の内底
面には回動部材としての回転リング10が配置されてお
り、この回転リング10はガイド孔1aと中心を同じく
する軌跡上を回転可能である。回転リング10には約9
0度の範囲にわたって従動ギヤ11が刻設されており、
従動ギヤ11の対向位置には遮光板12が立設されてい
る。回転リング10の回転軌跡上には遮光板12を跨ぐ
ように5個のフォトインターラプタ13a〜13eが配
置されており、各フォトインターラプタ13a〜13e
は図示せぬプリント基板に実装されている。従動ギヤ1
1には中継歯車14が噛合されており、この中継歯車1
4はハウジング1の内底面に立設されたボス1bに回転
自在に支承され、ネジ15によって抜け止めされてい
る。図3と図5に示すように、中継歯車14には、90
度毎に4つの歯を有する第1の歯部14aと、同じく9
0度毎に4つの歯を有する第2の歯部14bとが、相互
に45度の位相差をもたせた状態で設けてあり、これら
第1および第2の歯部14a,14bは軸線方向に位置
ずれしている。
面には段差を介して小径部4aと大径部4bが形成され
ており、この段差を境にして、中継歯車14の第1の歯
部14aは小径部4aと対向し、第2の歯部14bは大
径部4bと対向している。大径部4bの1ヵ所に逃げ溝
16が形成されており、この逃げ溝16の両側に一対の
係合突部17a,17bが形成されている。
が矢印A方向(反時計方向)に回転すると、小径部4a
に対向している第1の歯部14aの1つが一方の係合突
部17bに当接するため、図7(b)に示すように、中
継歯車14が矢印B方向に約45度回転し、第2の歯部
14bの1つが逃げ溝16内に入り込む。図7(b)の
状態からさらに第1のロータ4が矢印A方向に回転する
と、逃げ溝16内に入り込んだ第2の歯部14bの1つ
が他の係合突部17aによって押圧されるため、中継歯
車14は矢印B方向にさらに約45度回転し、図7
(c)に示すように、第1の歯部14aの次の1つが再
び小径部4aに対向する。すなわち、図7(a)の状態
から図7(c)の状態になるまで、中継歯車14は矢印
B方向に約90度回転するため、従動ギヤ11は2歯分
だけ矢印C方向に送られ、回転リング10が矢印C方向
に所定量回転する。そして、係合突部17aが中継歯車
14を通過すると、第1のロータ4のその後の回転中、
第2の歯部14bの2つが大径部4bと対向しているた
め、中継歯車14の空転は防止される。このように第1
のロータ4の1回転中に、係合突部17a,17bによ
って中継歯車14が約90度回転し、回転リング10が
従動ギヤ11の2歯分だけ回転するため、遮光板12も
同じ方向に2歯分回転し、隣のフォトインターラプタの
遮光する位置に移動する。つまり、オンするフォトイン
ターラプタ13a〜13eの出力が変化するため、それ
により第1のロータ4の絶対位置(回転数)を検出する
ことができる。
の動作を説明すると、例えば図5に示すように、真中の
フォトインターラプタ13cが遮光板12によって遮ら
れている場合、このフォトインターラプタ13cのみが
オンで、他のフォトインターラプタ13a,13b,1
3d,13eがオフとなるため、ステアリングホイール
がセンタ基準に対して−180度〜+180度の範囲に
あることが検出される。一方、この−180度〜+18
0度の範囲内でのステアリングホイールの回転角は、イ
ンクリメント形エンコーダの各フォトインターラプタ9
によって高精度に検出される。図5の状態からロータ部
材2(第1のロータ4)が反時計方向に回転し、遮光板
12が真中のフォトインターラプタ13cとその隣のフ
ォトインターラプタ13dの両方を遮ると、これらフォ
トインターラプタ13c,13dのみがオンとなり、ス
テアリングホイールが+180度の範囲にあることが検
出される。さらにロータ部材2が反時計方向に回転し、
フォトインターラプタ13dのみがオンとなると、ステ
アリングホイールが+180度〜+540度の範囲にあ
ることが検出され、この範囲内でのステアリングホイー
ルの回転角はインクリメント形エンコーダによって高精
度に検出される。同様にして、各フォトインターラプタ
13a〜13eのオン/オフの組み合わせによって、ス
テアリングホイールが−900度〜+900度の範囲に
あることが検出される。
装置の要部を示す平面図であり、本実施例では、従動ギ
ヤ11を固定側のハウジング1に回転しないように設け
ると共に、中継歯車14を回転リング10に支承させて
あり、それ以外の構成は前述した第1実施例と基本的に
同じである。
は、第1のロータ4の1回転中に係合突部17a,17
bによって中継歯車14が回転する際、中継歯車14は
約90度自転しながら第1のロータ4の周囲を公転する
ため、中継歯車14を支承する回転リング10は従動ギ
ヤ11の2歯分だけ回転する。したがって、回転リング
10に設けた遮光板12も2歯分回転し、隣のフォトイ
ンターラプタの遮光する位置に移動する。すなわち、オ
ンするフォトインターラプタ13a〜13eが変化する
ため、それにより第1のロータ4の絶対位置(回転数)
が検出される。
て、ステアリングホイールのニュートラル位置で中継歯
車14と係合突部17a,17bとが係合しないように
設定しておくと、ステアリングホイールは走行中ニュー
トラル位置で使用される頻度が高いため、通常走行中に
ロータの係合突部17a,17bと中継歯車14とが当
接して発生するノイズを少なくすることができる。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
回転するロータ部材と、このロータ部材を回転可能に保
持するステータ部材と、このステータ部材に軸支された
中継歯車と、前記ロータ部材の回転中心と同心状に配置
された回動部材と、この回動部材の回転量を検出する検
出素子とを備え、前記中継歯車を前記ロータ部材の周面
に設けられた係合突部と間欠的に噛合させると共に、該
中継歯車を前記回動部材に設けられた従動ギヤと常時噛
合させると、ロータ部材の1回転中に、ステータ部材に
軸支された中継歯車は係合突部と係合した時だけ所定角
度だけ回転する。よって、中継歯車と常時噛合している
従動ギヤも同様に間欠的に一定角度のみ回転するだけで
あるため、連続的動作による機構部品の局部的摩耗量が
大幅に軽減されると共に、従動ギヤの回転運動がディジ
タル的であるため、(回転数の)信号の取出しが非常に
容易になり、また、従動ギヤを全周にわたって形成する
必要がないため、部品配置のレイアウトにゆとりが持
て、小型化を図ることが可能となる。
体的に回転するロータ部材と、このロータ部材を回転可
能に保持するステータ部材と、前記ロータ部材の回転中
心と同心状に配置された回動部材と、この回動部材に軸
支された中継歯車と、前記回動部材の回転量を検出する
検出素子とを備え、前記中継歯車を前記ロータ部材の周
面に設けられた係合突部と間欠的に噛合させると共に、
該中継歯車を前記ステータ部材に設けられた従動ギヤと
常時噛合させると、ステータ部材の従動ギヤと常時噛合
する中継歯車は、ロータ部材の1回転中に係合突部と係
合することで所定角度だけ自・公転し、その公転量と同
量だけ中継歯車を軸支する回動部材が回転するため、連
続的動作による機構部品の局部的摩耗量が大幅に軽減さ
れると共に、従動ギヤの回転運動がディジタル的である
ため、(回転数の)信号の取出しが非常に容易になり、
また、従動ギヤを全周にわたって形成する必要がないた
め、部品配置のレイアウトにゆとりが持て、小型化を図
ることが可能となる。
て小径部と大径部を形成すると共に、この大径部に形成
した逃げ溝の両側に係合突部をそれぞれ設け、中継歯車
に小径部の周面に対向する第1の歯部と大径部の周面に
対向する第2の歯部とを交互に形成すると、中継歯車が
係合突部と噛合していない時の空転を防止できる。
図である。
示す平面図である。
いた状態を示す平面図である。
示す斜視図である。
を示す平面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ロータリエンコーダのコード板と一体的
に回転するロータ部材と、このロータ部材を回転可能に
保持するステータ部材と、このステータ部材に軸支され
た中継歯車と、前記ロータ部材の回転中心と同心状に配
置された回動部材と、この回動部材の回転量を検出する
検出素子とを備え、 前記中継歯車は、前記ロータ部材の周面に設けられた係
合突部と間欠的に噛合し、かつ前記回動部材に設けられ
た従動ギヤと常時噛合していることを特徴とする多回転
体の回転検出装置。 - 【請求項2】 ロータリエンコーダのコード板と一体的
に回転するロータ部材と、このロータ部材を回転可能に
保持するステータ部材と、前記ロータ部材の回転中心と
同心状に配置された回動部材と、この回動部材に軸支さ
れた中継歯車と、前記回動部材の回転量を検出する検出
素子とを備え、 前記中継歯車は、前記ロータ部材の周面に設けられた係
合突部と間欠的に噛合し、かつ前記ステータ部材に設け
られた従動ギヤと常時噛合していることを特徴とする多
回転体の回転検出装置。 - 【請求項3】 請求項1または2の記載において、前記
ロータ部材の周面に段差を介して小径部と大径部を形成
すると共に、この大径部に形成した逃げ溝の両側に前記
係合突部をそれぞれ設け、前記中継歯車に、前記小径部
の周面に対向する第1の歯部と、前記大径部の周面に対
向する第2の歯部とを交互に形成したことを特徴とする
多回転体の回転検出装置。
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