JP4518633B2 - Rotary encoder structure - Google Patents
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Description
【0001】
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a rotary encoder that is mounted on an automobile or the like and detects a steering angle. When a bearing coupled to a shaft of the rotary encoder causes a grease break or the like, the rotary encoder causes a rotation lock phenomenon. Also relates to the structure of a rotary encoder that enables steering.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of rotary encoder has a structure shown in FIG. The rotary encoder in the technology is disposed, for example, near the floor portion of the driver's feet in the driver's seat or in the vicinity of the dash panel, and is used as a component of an automobile driving support system. This automobile driving support system is a device in which a motor drives a steering shaft even when a driver releases his / her hand from a steering wheel during automatic driving of the automobile.
[0003]
As the automobile driving support system, for example, an automatic driving control device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-31799 is known. As shown in FIG. 6, the rotary encoder is mounted on the vehicle body C of the automobile, and the
[0004]
In FIG. 5, reference numeral 1 denotes one housing, 2 denotes the other housing, and the one and
[0005]
Further, a steering angle sensor 6 is disposed in the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The structure of the rotary encoder in the prior art has the above-described configuration and has the following problems.
[0007]
When the bearing connected to the shaft of the rotary encoder causes a grease breakage, when a foreign object is mixed in the housing, or when the housing is destroyed, the shaft 4 and the sensor board 5 cannot be rotated. As a result, steering by the steering wheel may be difficult.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The structure of the rotary encoder according to the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and a part to be broken is provided with a part to be broken that is separated and cut off by an input from the steering shaft. An object of the present invention is to prevent the steering shaft from being locked by dividing the shaft by an input from the steering shaft. The following configuration and means were adopted.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, the structure includes a steering angle sensor, a sensor board that controls the operation of the steering angle sensor, and a shaft that fixes the sensor board and interlocks with the steering shaft. A part of the rotary encoder is provided with a portion to be broken that is separated and cut by input from the steering shaft.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotary encoder according to the first aspect, wherein a portion to be broken is formed by a groove having a substantially V-shaped or rectangular cross section extending in the circumferential direction at a substantially intermediate portion of the shaft. Structure.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, the shaft has a hollow outer cylinder and at least one protruding protrusion formed on the outer peripheral portion, and the protruding protrusion is engaged with the outer cylinder inner wall. The rotary encoder structure according to claim 1, wherein the projecting part is a part to be destroyed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the structure of a rotary encoder according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view showing the structure of a rotary encoder according to the present invention.
[0013]
A
[0014]
Next, based on FIG. 2, an embodiment when the rotary encoder according to the present invention is coupled to a steering shaft or a motor of an automobile will be described. FIG. 2 is an overall plan view showing a cross section of the main part.
[0015]
The operation of the first embodiment of the structure of the rotary encoder according to the present invention will be described. When driving a car, the driver rotates the steering wheel. The steering
[0016]
In addition, when the automatic travel control device is operated, even if the driver releases his hand from the steering wheel, the
[0017]
Next, when there is grease breakage of the
[0018]
If the
[0019]
FIG. 3 is a sectional view showing a first modification of the
[0020]
FIG. 4 is a sectional view showing a second modification of the rotary encoder according to the present invention. To describe this, the
[0021]
【The invention's effect】
The structure of the rotary encoder according to the present invention has the following effects because it has the above-described configuration and operation.
According to the first aspect of the present invention, the structure includes a steering angle sensor, a sensor board that controls the operation of the steering angle sensor, and a shaft that fixes the sensor board and interlocks with the steering shaft. A part of the rotary encoder is provided with a portion to be broken that is separated and cut by input from the steering shaft. With this configuration, even when there is grease breakage in the bearing, foreign matter is mixed in the housing, or the housing is destroyed, the steering shaft lock phenomenon is prevented, and the steering wheel of the automobile is prevented. Operation can be performed smoothly. Further, if the part to be broken is separated and cut even by the torque of the motor, it can be applied to an automatic traveling control device, and the fail-safe function can be enhanced and the safety of the automobile can be enhanced.
[0022]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotary encoder according to the first aspect, wherein a portion to be broken is formed by a groove having a substantially V-shaped or rectangular cross section extending in the circumferential direction at a substantially intermediate portion of the shaft. Structure. As described above, since the portion to be broken having a predetermined cross-sectional shape is formed in the substantially middle portion of the shaft, the structure is simple, and it is not necessary to provide a different member to be broken and can be produced very easily. At the same time, even when an accident such as a bearing occurs, the shaft can be quickly divided to prevent the steering shaft from being locked.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, the shaft has a hollow outer cylinder and at least one protruding protrusion formed on the outer peripheral portion, and the protruding protrusion is engaged with the outer cylinder inner wall. The rotary encoder structure according to claim 1, wherein the projecting part is a part to be destroyed. Since such a configuration is adopted, since the overhanging protrusion of the member to be broken connected to the motor shaft is locked to the hollow inner wall of the shaft, the overhanging protrusion even when an accident such as a bearing occurs Is cut off and separated from the gear shaft, the steering shaft locking phenomenon can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional view showing Embodiment 1 in the structure of a rotary encoder according to the present invention.
FIG. 2 is an overall plan view showing a cross section of a main part showing a state when the structure of the rotary encoder according to the present invention is mounted around a handle shaft of an automobile.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first modification of the shaft mounted on the rotary encoder according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second modification of the shaft attached to the rotary encoder according to the present invention.
FIG. 5 is a vertical sectional view showing a structure of a rotary encoder in the prior art.
FIG. 6 is a perspective view of an automobile equipped with an automatic travel control device according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
7 Housing 8 One housing 9
Claims (3)
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