回転角度検出装置
【課題】主に自動車のブレーキペダル等の回転角度検出に用いられる回転角度検出装置に関し、簡易な構成で、確実な回転角度の検出とストップランプの消点灯等が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】回転体１２に装着された磁石１６の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを対向配置すると共に、制御回路１９が複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＭ１を加算または減算し、演算信号Ｎ１やＰ１から回転体１２の回転角度を検出することによって、高精度な回転角度の検出が行えると共に、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置を得ることができる。
【解決手段】回転体１２に装着された磁石１６の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを対向配置すると共に、制御回路１９が複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＭ１を加算または減算し、演算信号Ｎ１やＰ１から回転体１２の回転角度を検出することによって、高精度な回転角度の検出が行えると共に、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車のブレーキペダル等の回転角度の検出に用いられる回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転角度検出装置や各種スイッチ等を用いてブレーキペダル等の踏み込み量や回転角度を検出し、車両の多様な制御を行うものが増えている。
【０００３】
このような、従来の回転角度検出装置やストップランプ制御用のプッシュスイッチについて、図１４及び図１５を用いて説明する。
【０００４】
図１４（ａ）は従来の回転角度検出装置の斜視図であり、同図において、略箱型で絶縁樹脂製のケース１内には回転体２が回転可能に収納されると共に、回転体２の一端にはケース１の側面開口部から外方へ突出するレバー２Ａが設けられている。
【０００５】
そして、ケース１内側壁と回転体２の間には、コイル状のばね（図示せず）がやや撓んだ状態で装着され、このばねによって回転体２が所定角度に付勢されて、レバー２Ａが所定の位置に保持されている。
【０００６】
さらに、回転体２には磁石（図示せず）が装着されると共に、この磁石と所定の間隙を空けて、ホール素子等の磁気検出素子（図示せず）がケース１内に対向配置されて、回転角度検出装置５が構成されている。
【０００７】
また、図１４（ｂ）は従来のプッシュスイッチの斜視図であり、同図において、略箱型で絶縁樹脂製のケース６内には作動体７が上下動可能に収納されると共に、作動体７上端の操作軸７Ａがケース６上面から上方へ突出している。
【０００８】
そして、ケース６内底面と作動体７下端の間には、コイル状のばね（図示せず）がやや撓んだ状態で装着され、このばねによって作動体７が上方へ付勢されている。
【０００９】
さらに、ケース６内には作動体７に装着された導電金属製の可動接点（図示せず）や、ケース６に植設された固定接点（図示せず）によって、スイッチ接点が形成されてプッシュスイッチ１０が構成されている。
【００１０】
そして、このように構成された回転角度検出装置５が、図１５の側面図に示すように、自動車のブレーキペダル３１の回動軸近傍の、アーム３１Ａにレバー２Ａが装着されると共に、磁気検出素子がリード線やコネクタ（図示せず）等によって、車両の電子回路（図示せず）等に接続される。
【００１１】
また、プッシュスイッチ１０がブレーキペダル３１の手前に、アーム３１Ａによって操作軸７Ａが押圧された状態で装着されると共に、スイッチ接点がリード線やコネクタ等によって、車両のストップランプ（図示せず）や電子回路等に接続される。
【００１２】
つまり、図１５に示すようにブレーキペダル３１が踏み込まれず、シリンダボディ３２内から突出したプッシュロッド３３が伸びた状態では、プッシュスイッチ１０の作動体７がばねを撓めながら押圧操作されて、可動接点が固定接点から離れ、スイッチ接点が電気的に切断された状態となっているため、ストップランプは消灯した状態となっている。
【００１３】
以上の構成において、ブレーキペダル３１が踏み込まれると、アーム３１Ａが回動してプッシュスイッチ１０の操作軸７Ａ先端から離れ、押圧力が除かれるため、ばねの弾性復帰力によって作動体７が元の位置へ移動すると共に、可動接点が固定接点に接触して、スイッチ接点が電気的に接続された状態となり、ストップランプが点灯する。
【００１４】
また、ブレーキペダル３１の回動に伴って、回転角度検出装置５のレバー２Ａが揺動して、ばねを撓めながら回転体２が回転し、回転体２に装着された磁石も回転するため、磁石から対向した磁気検出素子へ流れる磁界の方向が変化する。
【００１５】
そして、この磁気の強弱を磁気検出素子が検出し、磁気検出素子から出力された角度信号によって、車両の電子回路が回転体２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を算出して、この踏み込み量に応じた車両の様々な制御が行われる。
【００１６】
つまり、ブレーキペダル３１の操作によって、プッシュスイッチ１０の作動体７を上下動させ、スイッチ接点の電気的接離を行うことで、ストップランプの消点灯を行うと共に、回転角度検出装置５の回転体２と磁石を回転させ、磁気検出素子が検出した磁気の変化から、電子回路が回転体２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を検出して、車両の様々な制御が行われるように構成されているものであった。
【００１７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００１−３１７９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置５やプッシュスイッチ１０においては、これらを車両のブレーキペダル３１に装着する際、回転体２をやや回転させた状態で、回転角度検出装置５をブレーキペダル３１の回動軸近傍に装着すると共に、ブレーキペダル３１が踏み込まれた状態では、スイッチ接点が電気的に確実に接続され、踏み込まれていない状態ではスイッチ接点が電気的に確実に切断されるように、取付け位置を調整しながら、プッシュスイッチ１０をブレーキペダル３１に装着する必要があるため、構成部品数も多く、取付けにも手間がかかってしまうという課題があった。
【００２０】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ブレーキペダル等への装着が容易に行え、簡易な構成で、確実な回転角度の検出とストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために本発明は、特に、回転体に装着された磁石の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子を対向配置すると共に、制御回路が複数の磁気検出素子からの検出信号を加算または減算して、回転体の回転角度を検出するようにして回転角度検出装置を構成したものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、回転体に装着された磁石の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子を対向配置すると共に、制御回路が複数の磁気検出素子からの検出信号を加算または減算して、回転体の回転角度を検出するように構成したことにより、制御回路が複数の磁気検出素子からの検出信号を加算または減算することで、高精度な回転角度の検出が行えると共に、ストップランプの消点灯を行うためのスイッチング信号も、一つの制御回路から出力できるので、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による回転角度検出装置の断面図
【図２】同分解斜視図
【図３】同部分斜視図
【図４】同ブロック回路図
【図５】同側面図
【図６】同波形図
【図７】本発明の第２の実施の形態による回転角度検出装置のブロック回路図
【図８】同波形図
【図９】同波形図
【図１０】本発明の第３の実施の形態による回転角度検出装置の断面図
【図１１】同分解斜視図
【図１２】同ブロック回路図
【図１３】同ブロック回路図
【図１４】従来の回転角度検出装置とプッシュスイッチの斜視図
【図１５】同側面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１３を用いて説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１記載の発明について説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施の形態による回転角度検出装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１は上面開口で略箱型のポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製のケース、１２は略円柱状で同じく絶縁樹脂製の回転体で、回転体１２下面に突出した回転軸１２Ａが、略円筒状で含油金属製のスペーサ１３を介してケース１１内底面に挿入されて、回転体１２がケース１１内に回転可能に収納されている。
【００２７】
また、１４は鋼板等の金属製のレバーで、レバー１４の一端がケース１１下面から突出した回転軸１２Ａ下端に、かしめ等によって固着されると共に、レバー１４の他端はケース１１外方へ延出している。
【００２８】
そして、１５はコイル状に巻回された鋼線または銅合金製のばねで、やや捩られた状態のばね１５の上端が回転体１２に、下端がケース１１内底面に各々係止され、このばね１５によって回転体１２が所定角度に付勢されて、レバー１４が所定の位置に保持されている。
【００２９】
さらに、１６は略直方体状でフェライトやＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等の磁石で、この磁石１６が左右すなわち水平方向にＮ極とＳ極を向けて、中心が回転体１２の回転中心に一致するように、接着やインサート成形等によって回転体１２上面に装着固定されている。
【００３０】
そして、１７は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面には銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、回転体１２上面に水平になるようにして、ケース１１上方に収納されている。
【００３１】
また、１８は角度センサで、図３の部分斜視図に示すように、検出面に対して垂直方向の磁気を検出するホール素子やＧＭＲ素子等の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが、磁石１６の回転中心に対して、所定角度間隔、例えば９０度の間隔で配置されて形成されると共に、この角度センサ１８が磁石１６真上の配線基板１７下面の配線パターンに半田付け等によって実装され、磁石１６と所定の間隙を空けて対向配置されている。
【００３２】
さらに、１９は配線基板１７に実装された制御回路で、図４のブロック回路図に示すように、マイコン等の制御部１９Ａと、オペアンプやコンパレータ等の演算部１９Ｂ、固定または可変抵抗器等の設定部１９Ｃから形成されると共に、演算部１９Ｂが磁気検出素子１８Ａと１８Ｂに、演算部１９Ｂと設定部１９Ｃが制御部１９Ａに各々接続されている。
【００３３】
また、２０は接点式のリレーや、ＧａＮやＳｉＣ等を用いた半導体リレー等の開閉回路、２１はバリスタやツェナーダイオード等の保護回路で、開閉回路２０が制御部１９Ａに接続されると共に、保護回路２１が角度センサ１８に接続されている。
【００３４】
そして、２２は略Ｌ字状で銅合金等の端子で、ケース１１側面にインサート成形等によって植設されると共に、複数の端子２２の一端が配線パターンを介して、端子２２Ａと２２Ｂが保護回路２１に、端子２２Ｃが制御部１９Ａに、端子２２Ｄが開閉回路２０に各々接続されると共に、端子２２の他端が略角筒状のコネクタ部１１Ａ内に延出している。
【００３５】
さらに、２３は鉄板等のカバーで、このカバー２３がケース１１の上面開口部を覆うと共に、ケース１１上面にかしめ等によって固着されて、回転角度検出装置２５が構成されている。
【００３６】
そして、このように構成された回転角度検出装置２５が、図５の側面図に示すように、自動車のブレーキペダル３１の回動軸近傍の、アーム３１Ａにレバー１４が装着されると共に、複数の端子２２がコネクタやリード線（図示せず）等によって、端子２２Ａと２２Ｂがバッテリー等の電源とグランドに、端子２２Ｃが車両の電子回路に、端子２２Ｄがストップランプ（図示せず）等に各々接続されて、自動車に装着される。
【００３７】
なお、図５に示すようにブレーキペダル３１が踏み込まれず、シリンダボディ３２内から突出したプッシュロッド３３が伸びた状態では、端子２２Ｄを介してストップランプに接続された開閉回路２０が、電気的に切断された状態となっているため、ストップランプは消灯した状態となっている。
【００３８】
以上の構成において、ブレーキペダル３１が踏み込まれると、このブレーキペダル３１の回動に伴って、レバー１４が揺動して、ばね１５を捩りながら回転体１２が所定角度、例えば５０度前後まで回転し、この回転中心に装着された磁石１６も回転するため、磁石１６の磁界の方向が変化し、これを磁石１６真上に対向配置された磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出する。
【００３９】
そして、例えば、磁石１６と対向した磁気検出素子１８Ａからは、図６（ａ）の波形図に示すような正弦波の検出信号Ｌ１が、磁気検出素子１８Ａと９０度の間隔で配置された磁気検出素子１８Ｂからは、余弦波の検出信号Ｍ１が各々制御回路１９の演算部１９Ｂに出力される。
【００４０】
さらに、この検出信号Ｌ１と検出信号Ｍ１を演算部１９Ｂが加算あるいは減算して、例えば図６（ｂ）に示すような、検出信号Ｍ１から検出信号Ｌ１を減算して演算信号Ｎ１を、加算して演算信号Ｐ１を各々算出し、この演算信号Ｎ１やＰ１から制御部１９Ａが回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を算出して、この角度信号が自動車本体の電子回路へ出力され、踏み込み量に応じた車両の様々な制御が行われる。
【００４１】
そして、この時、検出信号Ｌ１とＭ１を加算または減算して算出された演算信号Ｎ１やＰ１は、例えば演算信号Ｎ１は、実際にブレーキペダル３１が踏み込まれ、回転体１２が回転する角度である０〜６０度前後の間は、ほぼ直線状に変化するものとなるため、この角度の間は高精度な回転角度の検出が行えるようになっている。
【００４２】
また、この時、ブレーキペダル３１がやや踏み込まれ、回転体１２が所定角度、例えば３〜１０度前後回転した状態になると、制御回路１９がこの回転角度を検出し、制御部１９Ａから開閉回路２０へ所定のスイッチング信号が出力され、このスイッチング信号によって開閉回路２０が電気的に接続された状態となって、ストップランプが点灯する。
【００４３】
なお、ブレーキペダル３１から足を離すと、ブレーキペダル３１が元の位置に戻ると共に、回転体１２とケース１１の間に装着されたばね１５によって、回転体１２が所定角度に付勢されて、レバー１４が元の位置に復帰し、制御部１９Ａからスイッチング信号が出力されて、開閉回路２０が切断された状態となり、ストップランプが消灯する。
【００４４】
つまり、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出した磁石１６の磁気の変化から、制御回路１９が回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を検出し、これを角度信号として電子回路へ出力すると共に、ブレーキペダル３１の踏み込み量に応じて、スイッチング信号を出力して開閉回路２０の電気的接離を行い、これによってストップランプの消点灯が行われるように構成されている。
【００４５】
すなわち、制御回路１９が磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの磁気に応じて、回転体１２の回転角度を角度信号として電子回路へ出力し、これによって車両の様々な制御が行われると共に、スイッチング信号を開閉回路２０へ出力することによって、ストップランプの消点灯も行うようになっている。
【００４６】
したがって、ストップランプを消点灯するためのプッシュスイッチ等の他の部品を設ける必要はなく、ブレーキペダル３１の回動軸近傍に装着した一つの回転角度検出装置２５のみで、ブレーキペダル３１の踏み込み量の検出も、ストップランプの消点灯も行うことが可能となるため、使用する部品数も少なく、簡易で安価な構成にできると共に、ブレーキペダル３１への装着も、短時間で容易に行うことができる。
【００４７】
さらに、回転体１２に装着された磁石１６の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを対向配置すると共に、制御回路１９が複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＭ１を加算または減算し、０〜６０度前後の間はほぼ直線状の演算信号Ｎ１やＰ１を用いて、制御回路１９が回転体１２の回転角度を検出することで、誤差が少なく、高精度な回転角度の検出が行えるように構成されている。
【００４８】
このように本実施の形態によれば、回転体１２に装着された磁石１６の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを対向配置すると共に、制御回路１９が複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＭ１を加算または減算し、演算信号Ｎ１やＰ１から回転体１２の回転角度を検出することによって、高精度な回転角度の検出が行えると共に、プッシュスイッチ等の他の部品が不要となるため、ブレーキペダル等への装着も容易に行うことができ、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置を得ることができるものである。
【００４９】
（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２記載の発明について説明する。
【００５０】
なお、回転角度検出装置の構成は、制御回路１９の一部の構成を除いて、図１〜図３で示した実施の形態１の場合と同一であるため、説明を省略する。
【００５１】
図７は本発明の第２の実施の形態による回転角度検出装置のブロック回路図であり、同図において、制御回路１９の設定部１９Ｃが制御部１９Ａに接続されていることや、端子２２Ａと２２Ｂが保護回路２１に、端子２２Ｃが制御部１９Ａに、端子２２Ｄが開閉回路２０に各々接続されていることは、実施の形態１の場合と同様である。
【００５２】
また、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂに、演算部１９Ｂが接続されていることも実施の形態１の場合と同様であるが、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂにはもう一つの演算部１９Ｄが接続されている。
【００５３】
さらに、この演算部１９Ｂと１９Ｄが演算部１９Ｅに接続されると共に、演算部１９Ｅが制御部１９Ａに接続されて制御回路１９が形成され、この制御回路１９や角度センサ１８等が、図１〜図３で示したように、回転体１２の回転中心に装着固定された磁石１６真上の配線基板１７に実装され、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが磁石１６と所定の間隙を空けて対向配置されて、回転角度検出装置２５が構成されている。
【００５４】
なお、このように構成された回転角度検出装置２５が、図５の側面図に示すように、自動車のブレーキペダル３１の回動軸近傍の、アーム３１Ａにレバー１４が装着されると共に、複数の端子２２がコネクタやリード線（図示せず）等によって、電源やグランド、車両の電子回路やストップランプ（図示せず）等に各々接続されて自動車に装着されることは、実施の形態１の場合と同様である。
【００５５】
以上の構成において、ブレーキペダル３１が踏み込まれると、このブレーキペダル３１の回動に伴って、レバー１４が揺動して、ばね１５を捩りながら回転体１２が所定角度、例えば５０度前後まで回転し、この回転中心に装着された磁石１６も回転するため、磁石１６の磁界の方向が変化し、これを磁石１６真上に対向配置された磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出する。
【００５６】
そして、例えば、磁石１６と対向した磁気検出素子１８Ａからは、図８（ａ）の波形図に示すような、正弦波の検出信号Ｌ１が制御回路１９の演算部１９Ｂに、磁気検出素子１８Ａと９０度の間隔で配置された磁気検出素子１８Ｂからは、図８（ｂ）に示すような、余弦波の検出信号Ｍ１が演算部１９Ｄに各々出力される。
【００５７】
ただ、この時、回転角度検出装置２５の使用されている周囲の温度が、常温ではなく極端に高温や低温になった場合、例えば高温になった場合には、磁気検出素子１８Ａや１８Ｂから出力される検出信号が、検出信号Ｌ２やＭ２のように変化してしまい、これらが演算部１９Ｂと１９Ｄに出力される。
【００５８】
したがって、この検出信号Ｌ２とＭ２を演算部１９Ｂと１９Ｄが加算あるいは減算した場合、例えば図９（ａ）や（ｂ）の波形図に示すように、常温での誤差のない検出信号Ｍ１から検出信号Ｌ１を減算した演算信号Ｎ１や、加算した演算信号Ｐ１に対して、誤差のあるずれた演算信号Ｎ２やＰ２となってしまう。
【００５９】
しかし、本実施の形態においては、この演算信号Ｎ２やＰ２がそのまま制御部１９Ａへ出力されるのではなく、演算部１９Ｂと１９Ｄから演算部１９Ｅに出力され、これらが演算部１９Ｅで除算される。
【００６０】
つまり、例えば図９（ｃ）に示すように、検出信号Ｍ２から検出信号Ｌ２を減算した演算信号Ｎ２を、加算した演算信号Ｐ２で除算した演算信号Ｒ１が、演算部１９Ｅから制御部１９Ａへ出力され、この演算信号Ｒ１から制御部１９Ａが回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を算出し、この角度信号が自動車本体の電子回路へ出力されて、踏み込み量に応じた車両の様々な制御が行われる。
【００６１】
すなわち、周囲の温度が変化し、磁気検出素子１８Ａや１８Ｂから出力される検出信号が、検出信号Ｌ２やＭ２のように変化した場合でも、これらを演算部１９Ｂと１９Ｄで加算及び減算した後、さらにこれを演算部１９Ｅで除算して演算信号Ｒ１を算出し、演算信号Ｎ１やＰ１よりはやや直線性には劣るが、０〜９０度前後の間は直線状に近い演算信号Ｒ１を用いて、制御部１９Ａが回転角度を検出することで、誤差のない高精度な検出が行えるように構成されている。
【００６２】
なお、ブレーキペダル３１がやや踏み込まれ、回転体１２が所定角度、例えば３〜１０度前後回転した状態になると、制御回路１９がこの回転角度を検出して、制御部１９Ａから開閉回路２０へ所定のスイッチング信号が出力され、このスイッチング信号によって開閉回路２０が電気的に接続された状態となって、ストップランプが点灯することや、ブレーキペダル３１から足を離した場合には、開閉回路２０が切断されてストップランプが消灯することは、実施の形態１の場合と同様である。
【００６３】
なお、以上の説明では、略直方体状で水平方向にＮ極とＳ極が形成された磁石１６を、回転体１２上面に装着固定した構成について説明したが、略円柱状の磁石を用いた構成や、あるいはＮ極とＳ極を垂直方向に形成した構成としても、本発明の実施は可能である。
【００６４】
また、垂直方向の磁気を検出するホール素子やＧＭＲ素子等の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを、９０度の間隔で磁石１６に対向配置した構成について説明したが、４５度の間隔で配置された水平方向の磁気を検出するＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子を用いて、これによって回転体１２の回転角度を検出する構成としてもよい。
【００６５】
さらに、９０度の角度間隔で配置された磁気検出素子１８Ａと１８Ｂに加え、これらに対向するようにもう二つの磁気検出素子を設け、すなわち、四つの磁気検出素子を磁石１６の回転中心に対して９０度の角度間隔で配置した構成とすることで、外部からの磁気によって図８に示したような、誤差のある検出信号Ｌ２やＭ２が出力された場合にも、高精度で確実な回転角度の検出を行うことが可能となる。
【００６６】
つまり、制御回路１９がこれらの対向する一対の磁気検出素子からの検出信号を減算することで、例えば磁気検出素子１８Ａの検出信号から、これに対向した磁気検出素子からの検出信号を減算すると共に、磁気検出素子１８Ｂの検出信号から、これに対向した磁気検出素子からの検出信号を減算することによって、これらの誤差が相殺されるため、誤差のない高精度な回転角度の検出を行うことができるようになる。
【００６７】
また、このように四つの磁気検出素子を、磁石１６の回転中心に対して９０度の角度間隔で配置することによって、これらの磁気検出素子に上下あるいは左右方向の位置ずれが生じた場合にも、検出する磁気の強弱によって制御回路１９が、こうした位置ずれを検出できるため、これを補正し誤差のない状態で回転角度の検出を行うことも可能となる。
【００６８】
（実施の形態３）
実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３、４記載の発明について説明する。
【００６９】
図１０は回転角度検出装置６５の断面図で、図１１は回転角度検出装置６５の分解斜視図である。
【００７０】
ここで、回転角度検出装置６５は、回転角度検出装置２５と比較し、以下の点が主として異なる。
【００７１】
まず、回転体１２に代えて、主回転体５１と、主回転体５１に連動して回転する副回転体５２を備えている。また、磁石１６に代えて、主磁石５３と副磁石５４を備えている。さらに、角度センサ１８に代えて、主角度センサ５５と副角度センサ５６を備えている。そして、端子２２に代えて端子５８を備えている。
【００７２】
この回転角度検出装置６５は、主角度センサ５５と副角度センサ５６で主回転体５１の回転角度を検出できるので、主角度センサ５５と副角度センサ５６のいずれかが故障したとしても、角度信号の出力あるいはストップランプの点灯制御の片方を正しく行うことができるという利点がある。
【００７３】
次に、各構成部品について説明する。
【００７４】
ここで、主回転体５１は歯車で外縁に所定のピッチの歯を備え、副回転体５２も歯車で、外縁に主回転体５１とほぼ同等のピッチで歯を備えている。この主回転体５１と副回転体５２は互いの歯が噛み合い連動して回転するもので、副回転体５２の直径は主回転体５１の直径より小さい。そのため、主回転体５１と副回転体５２が連動して回転する際に、副回転体５２の回転数は主回転体５１の回転数より多くなる。
【００７５】
また、主磁石５３と副磁石５４は、略直方体状でフェライトあるいはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等を材料とする。ここで、主磁石５３が主回転体５１の回転中心に配置され、副磁石５４が副回転体５２の回転中心に配置され、これらの主磁石５３と副磁石５４は水平面方向にＳ極、Ｎ極を備える。例えば右端がＳ極、左端がＮ極である。そして、主磁石５３と副磁石５４は、主回転体５１、副回転体５２の回転に伴い、それぞれ回転する。
【００７６】
そして、主角度センサ５５が主磁石５３に所定の間隙を空けて対向配置され、副角度センサ５６が副磁石５４に所定の間隙を空けて対向配置される。ここで、主角度センサ５５には、検出面に対して垂直方向の磁気を検出するホール素子あるいはＧＭＲ素子等の主磁気検出素子５５Ａと５５Ｂが、主磁石５３の回転中心に対して、所定角度間隔、例えば９０度の間隔で配置される。同様に副角度センサ５６には、副磁気検出素子５６Ａと５６Ｂが、所定角度間隔、例えば９０度の間隔で配置される。
【００７７】
次に図１２を用いて、内蔵回路６６の構成を説明する。
【００７８】
同図において、内蔵回路６６は、主角度センサ５５と、副角度センサ５６と、制御回路１９と、開閉回路２０と、保護回路２１と、端子５８の一端となる端子５８Ａ〜５８Ｆとを備えている。
【００７９】
ここで、制御回路１９の設定部１９Ｃが制御部１９Ａに接続され、端子５８Ａと５８Ｂ、５８Ｆが保護回路２１に、端子５８Ｃが制御部１９Ａに、端子５８Ｄが開閉回路２０に各々接続される。端子５８Ｅは接続されていない。
【００８０】
また、保護回路２１は、主角度センサ５５と副角度センサ５６に接続され、主角度センサ５５と副角度センサ５６に電源を供給する。ここで、端子５８Ａが車両の電圧５Ｖの電子回路に、端子５８Ｂが電圧１２Ｖのバッテリーに、端子５８Ｆはグランド電位に接続される。これにより主角度センサ５５には電圧５Ｖが、副角度センサ５６には１２Ｖが供給される。
【００８１】
そして、主角度センサ５５は主磁気検出素子５５Ａ、５５Ｂを備え、主磁気検出素子５５Ａと５５Ｂは、演算部１９Ｂに接続されている。ここで、主磁気検出素子５５Ａ、５５Ｂから出力された検出信号は演算部１９Ｂに入力される。制御回路１９は、主角度センサ５５から出力された検出信号を基に、端子５８Ｃに角度信号を出力する。なお、制御回路１９は、検出信号の割算などを行う第二の制御回路の構成を複合して、あるいは置き換えて、備えても良い。
【００８２】
ここで、制御回路１９は、回転角度検出装置２５の制御回路１９と異なり、スイッチング信号を出力しないものである。それ以外の制御回路１９の処理は回転角度検出装置２５の制御回路１９と同様である。
【００８３】
そして、副角度センサ５６は副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂを備えている。また、副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂは開閉回路２０に接続され、副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂから出力された検出信号は開閉回路２０に入力される。開閉回路２０は、検出信号によって電気的に接続された状態か否かが切り替わり、ストップランプを点灯あるいは消灯する。
【００８４】
この副角度センサ５６は、制御回路１９及び主角度センサ５５より、高い電圧で動作するが、動作電流は３００マイクロＡ以下と小さく、小さい電力でストップランプの点灯制御が可能となる。
【００８５】
また、内蔵回路６６に代えて、図１３の内蔵回路６７のように構成しても良い。
【００８６】
ここで、内蔵回路６７の構成は内蔵回路６６の構成に比べ、比較回路５７が加えられており、比較回路５７により、主角度センサ５５と、副角度センサ５６のいずれかが故障していることを判定することができる。そして、内蔵回路６７の制御回路１９は、内蔵回路６７の制御回路１９と異なり、スイッチング信号を出力するものである。
【００８７】
また、比較回路５７は副角度センサ５６と制御回路１９と端子５８Ｅに接続される。ここで、比較回路５７には制御回路１９からスイッチング信号が入力されると共に、副角度センサ５６から出力された検出信号が入力される。
【００８８】
この比較回路５７は、スイッチング信号と副角度センサ５６から出力された検出信号を比較し、所定の対応関係にある場合は、主角度センサ５５、副角度センサ５６は共に正常であると判定する。
【００８９】
一方、所定の対応関係から外れている場合は、比較回路５７は、主角度センサ５５と副角度センサ５６のいずれかが故障していると判定し、報知信号を端子５８Ｅから出力する。所定の対応関係にあるか否かは、内蔵回路６７の制御回路１９の設定部１９Ｃに記憶された所定の基準値を用いて判定する。あるいは、比較回路５７の内部に論理回路などで構成し、判定しても良い。なお、比較回路５７は、制御回路１９に内蔵して構成しても良い。
【００９０】
さらに、以上の説明では、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを一体に形成した角度センサ１８を用いると共に、これが実装された配線基板１７に制御回路１９や開閉回路２０等を設けた構成について説明したが、磁気検出素子１８Ａや１８Ｂを配線基板１７に直接実装した構成や、演算部１９Ｅに代えて制御部１９Ａが除算を行う構成、あるいは、配線基板１７には磁気検出素子１８Ａや１８Ｂのみを設け、制御回路１９や開閉回路２０等は車両の電子回路側に設けた構成としても、本発明の実施は可能である。
【００９１】
また、回転角度検出装置２５を用いて、主にブレーキペダル３１の踏み込み量の検出と、ストップランプの消点灯を行う構成について説明したが、この他にもクラッチペダルやアクセルペダル等、様々な車両のペダルの動作を検出する構成としても、本発明の実施は可能である。
【００９２】
このように本実施の形態によれば、制御回路１９が複数の磁気検出素子１８Ａや１８Ｂからの検出信号を加算及び減算した後、これを除算して回転体１２の回転角度を検出することによって、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が行えると共に、周囲の温度変化によって、磁気検出素子１８Ａや１８Ｂからの検出信号に誤差が生じた場合でも、高精度で確実な回転角度の検出を行うことができるものである。
【００９３】
また、主回転体５１と副回転体５２、主磁石５３と副磁石５４、主角度センサ５５と副角度センサ５６を備えて構成しているので、主角度センサ５５と副角度センサ５６のいずれかが故障したとしても、角度信号の出力あるいはストップランプの点灯制御の片方を正しく行うことができる。
【００９４】
さらに、制御回路１９と副角度センサ５６に接続された比較回路５７をさらに備え、比較回路５７が、制御回路１９から入力されたスイッチング信号と副角度センサ５６から入力された検出信号を比較し、所定の対応関係から外れている場合は報知信号を出力するよう構成しているので、主角度センサ５５と、副角度センサ５６のいずれかが故障していることを判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明による回転角度検出装置は、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に自動車のブレーキペダル等の操作用として有用である。
【符号の説明】
【００９６】
１１ ケース
１１Ａ コネクタ部
１２ 回転体
１２Ａ 回転軸
１３ スペーサ
１４ レバー
１５ ばね
１６ 磁石
１７ 配線基板
１８ 角度センサ
１８Ａ、１８Ｂ 磁気検出素子
１９ 制御回路
１９Ａ 制御部
１９Ｂ、１９Ｄ、１９Ｅ 演算部
１９Ｃ 設定部
２０ 開閉回路
２１ 保護回路
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、５８、５８Ａ〜５８Ｆ 端子
２３ カバー
２５、６５ 回転角度検出装置
３１ ブレーキペダル
３１Ａ アーム
３２ シリンダボディ
３３ プッシュロッド
５１ 主回転体
５２ 副回転体
５３ 主磁石
５４ 副磁石
５５ 主角度センサ
５５Ａ、５５Ｂ 主磁気検出素子
５６ 副角度センサ
５６Ａ、５６Ｂ 副磁気検出素子
６６、６７ 内蔵回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車のブレーキペダル等の回転角度の検出に用いられる回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転角度検出装置や各種スイッチ等を用いてブレーキペダル等の踏み込み量や回転角度を検出し、車両の多様な制御を行うものが増えている。
【０００３】
このような、従来の回転角度検出装置やストップランプ制御用のプッシュスイッチについて、図１４及び図１５を用いて説明する。
【０００４】
図１４（ａ）は従来の回転角度検出装置の斜視図であり、同図において、略箱型で絶縁樹脂製のケース１内には回転体２が回転可能に収納されると共に、回転体２の一端にはケース１の側面開口部から外方へ突出するレバー２Ａが設けられている。
【０００５】
そして、ケース１内側壁と回転体２の間には、コイル状のばね（図示せず）がやや撓んだ状態で装着され、このばねによって回転体２が所定角度に付勢されて、レバー２Ａが所定の位置に保持されている。
【０００６】
さらに、回転体２には磁石（図示せず）が装着されると共に、この磁石と所定の間隙を空けて、ホール素子等の磁気検出素子（図示せず）がケース１内に対向配置されて、回転角度検出装置５が構成されている。
【０００７】
また、図１４（ｂ）は従来のプッシュスイッチの斜視図であり、同図において、略箱型で絶縁樹脂製のケース６内には作動体７が上下動可能に収納されると共に、作動体７上端の操作軸７Ａがケース６上面から上方へ突出している。
【０００８】
そして、ケース６内底面と作動体７下端の間には、コイル状のばね（図示せず）がやや撓んだ状態で装着され、このばねによって作動体７が上方へ付勢されている。
【０００９】
さらに、ケース６内には作動体７に装着された導電金属製の可動接点（図示せず）や、ケース６に植設された固定接点（図示せず）によって、スイッチ接点が形成されてプッシュスイッチ１０が構成されている。
【００１０】
そして、このように構成された回転角度検出装置５が、図１５の側面図に示すように、自動車のブレーキペダル３１の回動軸近傍の、アーム３１Ａにレバー２Ａが装着されると共に、磁気検出素子がリード線やコネクタ（図示せず）等によって、車両の電子回路（図示せず）等に接続される。
【００１１】
また、プッシュスイッチ１０がブレーキペダル３１の手前に、アーム３１Ａによって操作軸７Ａが押圧された状態で装着されると共に、スイッチ接点がリード線やコネクタ等によって、車両のストップランプ（図示せず）や電子回路等に接続される。
【００１２】
つまり、図１５に示すようにブレーキペダル３１が踏み込まれず、シリンダボディ３２内から突出したプッシュロッド３３が伸びた状態では、プッシュスイッチ１０の作動体７がばねを撓めながら押圧操作されて、可動接点が固定接点から離れ、スイッチ接点が電気的に切断された状態となっているため、ストップランプは消灯した状態となっている。
【００１３】
以上の構成において、ブレーキペダル３１が踏み込まれると、アーム３１Ａが回動してプッシュスイッチ１０の操作軸７Ａ先端から離れ、押圧力が除かれるため、ばねの弾性復帰力によって作動体７が元の位置へ移動すると共に、可動接点が固定接点に接触して、スイッチ接点が電気的に接続された状態となり、ストップランプが点灯する。
【００１４】
また、ブレーキペダル３１の回動に伴って、回転角度検出装置５のレバー２Ａが揺動して、ばねを撓めながら回転体２が回転し、回転体２に装着された磁石も回転するため、磁石から対向した磁気検出素子へ流れる磁界の方向が変化する。
【００１５】
そして、この磁気の強弱を磁気検出素子が検出し、磁気検出素子から出力された角度信号によって、車両の電子回路が回転体２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を算出して、この踏み込み量に応じた車両の様々な制御が行われる。
【００１６】
つまり、ブレーキペダル３１の操作によって、プッシュスイッチ１０の作動体７を上下動させ、スイッチ接点の電気的接離を行うことで、ストップランプの消点灯を行うと共に、回転角度検出装置５の回転体２と磁石を回転させ、磁気検出素子が検出した磁気の変化から、電子回路が回転体２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を検出して、車両の様々な制御が行われるように構成されているものであった。
【００１７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００１−３１７９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置５やプッシュスイッチ１０においては、これらを車両のブレーキペダル３１に装着する際、回転体２をやや回転させた状態で、回転角度検出装置５をブレーキペダル３１の回動軸近傍に装着すると共に、ブレーキペダル３１が踏み込まれた状態では、スイッチ接点が電気的に確実に接続され、踏み込まれていない状態ではスイッチ接点が電気的に確実に切断されるように、取付け位置を調整しながら、プッシュスイッチ１０をブレーキペダル３１に装着する必要があるため、構成部品数も多く、取付けにも手間がかかってしまうという課題があった。
【００２０】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ブレーキペダル等への装着が容易に行え、簡易な構成で、確実な回転角度の検出とストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために本発明は、特に、回転体に装着された磁石の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子を対向配置すると共に、制御回路が複数の磁気検出素子からの検出信号を加算または減算して、回転体の回転角度を検出するようにして回転角度検出装置を構成したものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、回転体に装着された磁石の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子を対向配置すると共に、制御回路が複数の磁気検出素子からの検出信号を加算または減算して、回転体の回転角度を検出するように構成したことにより、制御回路が複数の磁気検出素子からの検出信号を加算または減算することで、高精度な回転角度の検出が行えると共に、ストップランプの消点灯を行うためのスイッチング信号も、一つの制御回路から出力できるので、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による回転角度検出装置の断面図
【図２】同分解斜視図
【図３】同部分斜視図
【図４】同ブロック回路図
【図５】同側面図
【図６】同波形図
【図７】本発明の第２の実施の形態による回転角度検出装置のブロック回路図
【図８】同波形図
【図９】同波形図
【図１０】本発明の第３の実施の形態による回転角度検出装置の断面図
【図１１】同分解斜視図
【図１２】同ブロック回路図
【図１３】同ブロック回路図
【図１４】従来の回転角度検出装置とプッシュスイッチの斜視図
【図１５】同側面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１３を用いて説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１記載の発明について説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施の形態による回転角度検出装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１は上面開口で略箱型のポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製のケース、１２は略円柱状で同じく絶縁樹脂製の回転体で、回転体１２下面に突出した回転軸１２Ａが、略円筒状で含油金属製のスペーサ１３を介してケース１１内底面に挿入されて、回転体１２がケース１１内に回転可能に収納されている。
【００２７】
また、１４は鋼板等の金属製のレバーで、レバー１４の一端がケース１１下面から突出した回転軸１２Ａ下端に、かしめ等によって固着されると共に、レバー１４の他端はケース１１外方へ延出している。
【００２８】
そして、１５はコイル状に巻回された鋼線または銅合金製のばねで、やや捩られた状態のばね１５の上端が回転体１２に、下端がケース１１内底面に各々係止され、このばね１５によって回転体１２が所定角度に付勢されて、レバー１４が所定の位置に保持されている。
【００２９】
さらに、１６は略直方体状でフェライトやＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等の磁石で、この磁石１６が左右すなわち水平方向にＮ極とＳ極を向けて、中心が回転体１２の回転中心に一致するように、接着やインサート成形等によって回転体１２上面に装着固定されている。
【００３０】
そして、１７は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面には銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、回転体１２上面に水平になるようにして、ケース１１上方に収納されている。
【００３１】
また、１８は角度センサで、図３の部分斜視図に示すように、検出面に対して垂直方向の磁気を検出するホール素子やＧＭＲ素子等の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが、磁石１６の回転中心に対して、所定角度間隔、例えば９０度の間隔で配置されて形成されると共に、この角度センサ１８が磁石１６真上の配線基板１７下面の配線パターンに半田付け等によって実装され、磁石１６と所定の間隙を空けて対向配置されている。
【００３２】
さらに、１９は配線基板１７に実装された制御回路で、図４のブロック回路図に示すように、マイコン等の制御部１９Ａと、オペアンプやコンパレータ等の演算部１９Ｂ、固定または可変抵抗器等の設定部１９Ｃから形成されると共に、演算部１９Ｂが磁気検出素子１８Ａと１８Ｂに、演算部１９Ｂと設定部１９Ｃが制御部１９Ａに各々接続されている。
【００３３】
また、２０は接点式のリレーや、ＧａＮやＳｉＣ等を用いた半導体リレー等の開閉回路、２１はバリスタやツェナーダイオード等の保護回路で、開閉回路２０が制御部１９Ａに接続されると共に、保護回路２１が角度センサ１８に接続されている。
【００３４】
そして、２２は略Ｌ字状で銅合金等の端子で、ケース１１側面にインサート成形等によって植設されると共に、複数の端子２２の一端が配線パターンを介して、端子２２Ａと２２Ｂが保護回路２１に、端子２２Ｃが制御部１９Ａに、端子２２Ｄが開閉回路２０に各々接続されると共に、端子２２の他端が略角筒状のコネクタ部１１Ａ内に延出している。
【００３５】
さらに、２３は鉄板等のカバーで、このカバー２３がケース１１の上面開口部を覆うと共に、ケース１１上面にかしめ等によって固着されて、回転角度検出装置２５が構成されている。
【００３６】
そして、このように構成された回転角度検出装置２５が、図５の側面図に示すように、自動車のブレーキペダル３１の回動軸近傍の、アーム３１Ａにレバー１４が装着されると共に、複数の端子２２がコネクタやリード線（図示せず）等によって、端子２２Ａと２２Ｂがバッテリー等の電源とグランドに、端子２２Ｃが車両の電子回路に、端子２２Ｄがストップランプ（図示せず）等に各々接続されて、自動車に装着される。
【００３７】
なお、図５に示すようにブレーキペダル３１が踏み込まれず、シリンダボディ３２内から突出したプッシュロッド３３が伸びた状態では、端子２２Ｄを介してストップランプに接続された開閉回路２０が、電気的に切断された状態となっているため、ストップランプは消灯した状態となっている。
【００３８】
以上の構成において、ブレーキペダル３１が踏み込まれると、このブレーキペダル３１の回動に伴って、レバー１４が揺動して、ばね１５を捩りながら回転体１２が所定角度、例えば５０度前後まで回転し、この回転中心に装着された磁石１６も回転するため、磁石１６の磁界の方向が変化し、これを磁石１６真上に対向配置された磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出する。
【００３９】
そして、例えば、磁石１６と対向した磁気検出素子１８Ａからは、図６（ａ）の波形図に示すような正弦波の検出信号Ｌ１が、磁気検出素子１８Ａと９０度の間隔で配置された磁気検出素子１８Ｂからは、余弦波の検出信号Ｍ１が各々制御回路１９の演算部１９Ｂに出力される。
【００４０】
さらに、この検出信号Ｌ１と検出信号Ｍ１を演算部１９Ｂが加算あるいは減算して、例えば図６（ｂ）に示すような、検出信号Ｍ１から検出信号Ｌ１を減算して演算信号Ｎ１を、加算して演算信号Ｐ１を各々算出し、この演算信号Ｎ１やＰ１から制御部１９Ａが回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を算出して、この角度信号が自動車本体の電子回路へ出力され、踏み込み量に応じた車両の様々な制御が行われる。
【００４１】
そして、この時、検出信号Ｌ１とＭ１を加算または減算して算出された演算信号Ｎ１やＰ１は、例えば演算信号Ｎ１は、実際にブレーキペダル３１が踏み込まれ、回転体１２が回転する角度である０〜６０度前後の間は、ほぼ直線状に変化するものとなるため、この角度の間は高精度な回転角度の検出が行えるようになっている。
【００４２】
また、この時、ブレーキペダル３１がやや踏み込まれ、回転体１２が所定角度、例えば３〜１０度前後回転した状態になると、制御回路１９がこの回転角度を検出し、制御部１９Ａから開閉回路２０へ所定のスイッチング信号が出力され、このスイッチング信号によって開閉回路２０が電気的に接続された状態となって、ストップランプが点灯する。
【００４３】
なお、ブレーキペダル３１から足を離すと、ブレーキペダル３１が元の位置に戻ると共に、回転体１２とケース１１の間に装着されたばね１５によって、回転体１２が所定角度に付勢されて、レバー１４が元の位置に復帰し、制御部１９Ａからスイッチング信号が出力されて、開閉回路２０が切断された状態となり、ストップランプが消灯する。
【００４４】
つまり、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出した磁石１６の磁気の変化から、制御回路１９が回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を検出し、これを角度信号として電子回路へ出力すると共に、ブレーキペダル３１の踏み込み量に応じて、スイッチング信号を出力して開閉回路２０の電気的接離を行い、これによってストップランプの消点灯が行われるように構成されている。
【００４５】
すなわち、制御回路１９が磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの磁気に応じて、回転体１２の回転角度を角度信号として電子回路へ出力し、これによって車両の様々な制御が行われると共に、スイッチング信号を開閉回路２０へ出力することによって、ストップランプの消点灯も行うようになっている。
【００４６】
したがって、ストップランプを消点灯するためのプッシュスイッチ等の他の部品を設ける必要はなく、ブレーキペダル３１の回動軸近傍に装着した一つの回転角度検出装置２５のみで、ブレーキペダル３１の踏み込み量の検出も、ストップランプの消点灯も行うことが可能となるため、使用する部品数も少なく、簡易で安価な構成にできると共に、ブレーキペダル３１への装着も、短時間で容易に行うことができる。
【００４７】
さらに、回転体１２に装着された磁石１６の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを対向配置すると共に、制御回路１９が複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＭ１を加算または減算し、０〜６０度前後の間はほぼ直線状の演算信号Ｎ１やＰ１を用いて、制御回路１９が回転体１２の回転角度を検出することで、誤差が少なく、高精度な回転角度の検出が行えるように構成されている。
【００４８】
このように本実施の形態によれば、回転体１２に装着された磁石１６の回転中心に対して、所定角度間隔で複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを対向配置すると共に、制御回路１９が複数の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂからの検出信号Ｌ１とＭ１を加算または減算し、演算信号Ｎ１やＰ１から回転体１２の回転角度を検出することによって、高精度な回転角度の検出が行えると共に、プッシュスイッチ等の他の部品が不要となるため、ブレーキペダル等への装着も容易に行うことができ、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能な回転角度検出装置を得ることができるものである。
【００４９】
（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２記載の発明について説明する。
【００５０】
なお、回転角度検出装置の構成は、制御回路１９の一部の構成を除いて、図１〜図３で示した実施の形態１の場合と同一であるため、説明を省略する。
【００５１】
図７は本発明の第２の実施の形態による回転角度検出装置のブロック回路図であり、同図において、制御回路１９の設定部１９Ｃが制御部１９Ａに接続されていることや、端子２２Ａと２２Ｂが保護回路２１に、端子２２Ｃが制御部１９Ａに、端子２２Ｄが開閉回路２０に各々接続されていることは、実施の形態１の場合と同様である。
【００５２】
また、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂに、演算部１９Ｂが接続されていることも実施の形態１の場合と同様であるが、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂにはもう一つの演算部１９Ｄが接続されている。
【００５３】
さらに、この演算部１９Ｂと１９Ｄが演算部１９Ｅに接続されると共に、演算部１９Ｅが制御部１９Ａに接続されて制御回路１９が形成され、この制御回路１９や角度センサ１８等が、図１〜図３で示したように、回転体１２の回転中心に装着固定された磁石１６真上の配線基板１７に実装され、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが磁石１６と所定の間隙を空けて対向配置されて、回転角度検出装置２５が構成されている。
【００５４】
なお、このように構成された回転角度検出装置２５が、図５の側面図に示すように、自動車のブレーキペダル３１の回動軸近傍の、アーム３１Ａにレバー１４が装着されると共に、複数の端子２２がコネクタやリード線（図示せず）等によって、電源やグランド、車両の電子回路やストップランプ（図示せず）等に各々接続されて自動車に装着されることは、実施の形態１の場合と同様である。
【００５５】
以上の構成において、ブレーキペダル３１が踏み込まれると、このブレーキペダル３１の回動に伴って、レバー１４が揺動して、ばね１５を捩りながら回転体１２が所定角度、例えば５０度前後まで回転し、この回転中心に装着された磁石１６も回転するため、磁石１６の磁界の方向が変化し、これを磁石１６真上に対向配置された磁気検出素子１８Ａと１８Ｂが検出する。
【００５６】
そして、例えば、磁石１６と対向した磁気検出素子１８Ａからは、図８（ａ）の波形図に示すような、正弦波の検出信号Ｌ１が制御回路１９の演算部１９Ｂに、磁気検出素子１８Ａと９０度の間隔で配置された磁気検出素子１８Ｂからは、図８（ｂ）に示すような、余弦波の検出信号Ｍ１が演算部１９Ｄに各々出力される。
【００５７】
ただ、この時、回転角度検出装置２５の使用されている周囲の温度が、常温ではなく極端に高温や低温になった場合、例えば高温になった場合には、磁気検出素子１８Ａや１８Ｂから出力される検出信号が、検出信号Ｌ２やＭ２のように変化してしまい、これらが演算部１９Ｂと１９Ｄに出力される。
【００５８】
したがって、この検出信号Ｌ２とＭ２を演算部１９Ｂと１９Ｄが加算あるいは減算した場合、例えば図９（ａ）や（ｂ）の波形図に示すように、常温での誤差のない検出信号Ｍ１から検出信号Ｌ１を減算した演算信号Ｎ１や、加算した演算信号Ｐ１に対して、誤差のあるずれた演算信号Ｎ２やＰ２となってしまう。
【００５９】
しかし、本実施の形態においては、この演算信号Ｎ２やＰ２がそのまま制御部１９Ａへ出力されるのではなく、演算部１９Ｂと１９Ｄから演算部１９Ｅに出力され、これらが演算部１９Ｅで除算される。
【００６０】
つまり、例えば図９（ｃ）に示すように、検出信号Ｍ２から検出信号Ｌ２を減算した演算信号Ｎ２を、加算した演算信号Ｐ２で除算した演算信号Ｒ１が、演算部１９Ｅから制御部１９Ａへ出力され、この演算信号Ｒ１から制御部１９Ａが回転体１２の回転角度、すなわちブレーキペダル３１の踏み込み量を算出し、この角度信号が自動車本体の電子回路へ出力されて、踏み込み量に応じた車両の様々な制御が行われる。
【００６１】
すなわち、周囲の温度が変化し、磁気検出素子１８Ａや１８Ｂから出力される検出信号が、検出信号Ｌ２やＭ２のように変化した場合でも、これらを演算部１９Ｂと１９Ｄで加算及び減算した後、さらにこれを演算部１９Ｅで除算して演算信号Ｒ１を算出し、演算信号Ｎ１やＰ１よりはやや直線性には劣るが、０〜９０度前後の間は直線状に近い演算信号Ｒ１を用いて、制御部１９Ａが回転角度を検出することで、誤差のない高精度な検出が行えるように構成されている。
【００６２】
なお、ブレーキペダル３１がやや踏み込まれ、回転体１２が所定角度、例えば３〜１０度前後回転した状態になると、制御回路１９がこの回転角度を検出して、制御部１９Ａから開閉回路２０へ所定のスイッチング信号が出力され、このスイッチング信号によって開閉回路２０が電気的に接続された状態となって、ストップランプが点灯することや、ブレーキペダル３１から足を離した場合には、開閉回路２０が切断されてストップランプが消灯することは、実施の形態１の場合と同様である。
【００６３】
なお、以上の説明では、略直方体状で水平方向にＮ極とＳ極が形成された磁石１６を、回転体１２上面に装着固定した構成について説明したが、略円柱状の磁石を用いた構成や、あるいはＮ極とＳ極を垂直方向に形成した構成としても、本発明の実施は可能である。
【００６４】
また、垂直方向の磁気を検出するホール素子やＧＭＲ素子等の磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを、９０度の間隔で磁石１６に対向配置した構成について説明したが、４５度の間隔で配置された水平方向の磁気を検出するＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子を用いて、これによって回転体１２の回転角度を検出する構成としてもよい。
【００６５】
さらに、９０度の角度間隔で配置された磁気検出素子１８Ａと１８Ｂに加え、これらに対向するようにもう二つの磁気検出素子を設け、すなわち、四つの磁気検出素子を磁石１６の回転中心に対して９０度の角度間隔で配置した構成とすることで、外部からの磁気によって図８に示したような、誤差のある検出信号Ｌ２やＭ２が出力された場合にも、高精度で確実な回転角度の検出を行うことが可能となる。
【００６６】
つまり、制御回路１９がこれらの対向する一対の磁気検出素子からの検出信号を減算することで、例えば磁気検出素子１８Ａの検出信号から、これに対向した磁気検出素子からの検出信号を減算すると共に、磁気検出素子１８Ｂの検出信号から、これに対向した磁気検出素子からの検出信号を減算することによって、これらの誤差が相殺されるため、誤差のない高精度な回転角度の検出を行うことができるようになる。
【００６７】
また、このように四つの磁気検出素子を、磁石１６の回転中心に対して９０度の角度間隔で配置することによって、これらの磁気検出素子に上下あるいは左右方向の位置ずれが生じた場合にも、検出する磁気の強弱によって制御回路１９が、こうした位置ずれを検出できるため、これを補正し誤差のない状態で回転角度の検出を行うことも可能となる。
【００６８】
（実施の形態３）
実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３、４記載の発明について説明する。
【００６９】
図１０は回転角度検出装置６５の断面図で、図１１は回転角度検出装置６５の分解斜視図である。
【００７０】
ここで、回転角度検出装置６５は、回転角度検出装置２５と比較し、以下の点が主として異なる。
【００７１】
まず、回転体１２に代えて、主回転体５１と、主回転体５１に連動して回転する副回転体５２を備えている。また、磁石１６に代えて、主磁石５３と副磁石５４を備えている。さらに、角度センサ１８に代えて、主角度センサ５５と副角度センサ５６を備えている。そして、端子２２に代えて端子５８を備えている。
【００７２】
この回転角度検出装置６５は、主角度センサ５５と副角度センサ５６で主回転体５１の回転角度を検出できるので、主角度センサ５５と副角度センサ５６のいずれかが故障したとしても、角度信号の出力あるいはストップランプの点灯制御の片方を正しく行うことができるという利点がある。
【００７３】
次に、各構成部品について説明する。
【００７４】
ここで、主回転体５１は歯車で外縁に所定のピッチの歯を備え、副回転体５２も歯車で、外縁に主回転体５１とほぼ同等のピッチで歯を備えている。この主回転体５１と副回転体５２は互いの歯が噛み合い連動して回転するもので、副回転体５２の直径は主回転体５１の直径より小さい。そのため、主回転体５１と副回転体５２が連動して回転する際に、副回転体５２の回転数は主回転体５１の回転数より多くなる。
【００７５】
また、主磁石５３と副磁石５４は、略直方体状でフェライトあるいはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等を材料とする。ここで、主磁石５３が主回転体５１の回転中心に配置され、副磁石５４が副回転体５２の回転中心に配置され、これらの主磁石５３と副磁石５４は水平面方向にＳ極、Ｎ極を備える。例えば右端がＳ極、左端がＮ極である。そして、主磁石５３と副磁石５４は、主回転体５１、副回転体５２の回転に伴い、それぞれ回転する。
【００７６】
そして、主角度センサ５５が主磁石５３に所定の間隙を空けて対向配置され、副角度センサ５６が副磁石５４に所定の間隙を空けて対向配置される。ここで、主角度センサ５５には、検出面に対して垂直方向の磁気を検出するホール素子あるいはＧＭＲ素子等の主磁気検出素子５５Ａと５５Ｂが、主磁石５３の回転中心に対して、所定角度間隔、例えば９０度の間隔で配置される。同様に副角度センサ５６には、副磁気検出素子５６Ａと５６Ｂが、所定角度間隔、例えば９０度の間隔で配置される。
【００７７】
次に図１２を用いて、内蔵回路６６の構成を説明する。
【００７８】
同図において、内蔵回路６６は、主角度センサ５５と、副角度センサ５６と、制御回路１９と、開閉回路２０と、保護回路２１と、端子５８の一端となる端子５８Ａ〜５８Ｆとを備えている。
【００７９】
ここで、制御回路１９の設定部１９Ｃが制御部１９Ａに接続され、端子５８Ａと５８Ｂ、５８Ｆが保護回路２１に、端子５８Ｃが制御部１９Ａに、端子５８Ｄが開閉回路２０に各々接続される。端子５８Ｅは接続されていない。
【００８０】
また、保護回路２１は、主角度センサ５５と副角度センサ５６に接続され、主角度センサ５５と副角度センサ５６に電源を供給する。ここで、端子５８Ａが車両の電圧５Ｖの電子回路に、端子５８Ｂが電圧１２Ｖのバッテリーに、端子５８Ｆはグランド電位に接続される。これにより主角度センサ５５には電圧５Ｖが、副角度センサ５６には１２Ｖが供給される。
【００８１】
そして、主角度センサ５５は主磁気検出素子５５Ａ、５５Ｂを備え、主磁気検出素子５５Ａと５５Ｂは、演算部１９Ｂに接続されている。ここで、主磁気検出素子５５Ａ、５５Ｂから出力された検出信号は演算部１９Ｂに入力される。制御回路１９は、主角度センサ５５から出力された検出信号を基に、端子５８Ｃに角度信号を出力する。なお、制御回路１９は、検出信号の割算などを行う第二の制御回路の構成を複合して、あるいは置き換えて、備えても良い。
【００８２】
ここで、制御回路１９は、回転角度検出装置２５の制御回路１９と異なり、スイッチング信号を出力しないものである。それ以外の制御回路１９の処理は回転角度検出装置２５の制御回路１９と同様である。
【００８３】
そして、副角度センサ５６は副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂを備えている。また、副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂは開閉回路２０に接続され、副磁気検出素子５６Ａ、５６Ｂから出力された検出信号は開閉回路２０に入力される。開閉回路２０は、検出信号によって電気的に接続された状態か否かが切り替わり、ストップランプを点灯あるいは消灯する。
【００８４】
この副角度センサ５６は、制御回路１９及び主角度センサ５５より、高い電圧で動作するが、動作電流は３００マイクロＡ以下と小さく、小さい電力でストップランプの点灯制御が可能となる。
【００８５】
また、内蔵回路６６に代えて、図１３の内蔵回路６７のように構成しても良い。
【００８６】
ここで、内蔵回路６７の構成は内蔵回路６６の構成に比べ、比較回路５７が加えられており、比較回路５７により、主角度センサ５５と、副角度センサ５６のいずれかが故障していることを判定することができる。そして、内蔵回路６７の制御回路１９は、内蔵回路６７の制御回路１９と異なり、スイッチング信号を出力するものである。
【００８７】
また、比較回路５７は副角度センサ５６と制御回路１９と端子５８Ｅに接続される。ここで、比較回路５７には制御回路１９からスイッチング信号が入力されると共に、副角度センサ５６から出力された検出信号が入力される。
【００８８】
この比較回路５７は、スイッチング信号と副角度センサ５６から出力された検出信号を比較し、所定の対応関係にある場合は、主角度センサ５５、副角度センサ５６は共に正常であると判定する。
【００８９】
一方、所定の対応関係から外れている場合は、比較回路５７は、主角度センサ５５と副角度センサ５６のいずれかが故障していると判定し、報知信号を端子５８Ｅから出力する。所定の対応関係にあるか否かは、内蔵回路６７の制御回路１９の設定部１９Ｃに記憶された所定の基準値を用いて判定する。あるいは、比較回路５７の内部に論理回路などで構成し、判定しても良い。なお、比較回路５７は、制御回路１９に内蔵して構成しても良い。
【００９０】
さらに、以上の説明では、磁気検出素子１８Ａと１８Ｂを一体に形成した角度センサ１８を用いると共に、これが実装された配線基板１７に制御回路１９や開閉回路２０等を設けた構成について説明したが、磁気検出素子１８Ａや１８Ｂを配線基板１７に直接実装した構成や、演算部１９Ｅに代えて制御部１９Ａが除算を行う構成、あるいは、配線基板１７には磁気検出素子１８Ａや１８Ｂのみを設け、制御回路１９や開閉回路２０等は車両の電子回路側に設けた構成としても、本発明の実施は可能である。
【００９１】
また、回転角度検出装置２５を用いて、主にブレーキペダル３１の踏み込み量の検出と、ストップランプの消点灯を行う構成について説明したが、この他にもクラッチペダルやアクセルペダル等、様々な車両のペダルの動作を検出する構成としても、本発明の実施は可能である。
【００９２】
このように本実施の形態によれば、制御回路１９が複数の磁気検出素子１８Ａや１８Ｂからの検出信号を加算及び減算した後、これを除算して回転体１２の回転角度を検出することによって、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が行えると共に、周囲の温度変化によって、磁気検出素子１８Ａや１８Ｂからの検出信号に誤差が生じた場合でも、高精度で確実な回転角度の検出を行うことができるものである。
【００９３】
また、主回転体５１と副回転体５２、主磁石５３と副磁石５４、主角度センサ５５と副角度センサ５６を備えて構成しているので、主角度センサ５５と副角度センサ５６のいずれかが故障したとしても、角度信号の出力あるいはストップランプの点灯制御の片方を正しく行うことができる。
【００９４】
さらに、制御回路１９と副角度センサ５６に接続された比較回路５７をさらに備え、比較回路５７が、制御回路１９から入力されたスイッチング信号と副角度センサ５６から入力された検出信号を比較し、所定の対応関係から外れている場合は報知信号を出力するよう構成しているので、主角度センサ５５と、副角度センサ５６のいずれかが故障していることを判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明による回転角度検出装置は、簡易な構成で、確実な回転角度の検出と、ストップランプの消点灯等が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に自動車のブレーキペダル等の操作用として有用である。
【符号の説明】
【００９６】
１１ ケース
１１Ａ コネクタ部
１２ 回転体
１２Ａ 回転軸
１３ スペーサ
１４ レバー
１５ ばね
１６ 磁石
１７ 配線基板
１８ 角度センサ
１８Ａ、１８Ｂ 磁気検出素子
１９ 制御回路
１９Ａ 制御部
１９Ｂ、１９Ｄ、１９Ｅ 演算部
１９Ｃ 設定部
２０ 開閉回路
２１ 保護回路
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、５８、５８Ａ〜５８Ｆ 端子
２３ カバー
２５、６５ 回転角度検出装置
３１ ブレーキペダル
３１Ａ アーム
３２ シリンダボディ
３３ プッシュロッド
５１ 主回転体
５２ 副回転体
５３ 主磁石
５４ 副磁石
５５ 主角度センサ
５５Ａ、５５Ｂ 主磁気検出素子
５６ 副角度センサ
５６Ａ、５６Ｂ 副磁気検出素子
６６、６７ 内蔵回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルの回動に伴って回転する回転体と、前記回転体の回転中心に装着された磁石と、前記磁石と所定の間隙を空けて対向配置され前記磁石の回転中心に対して所定角度間隔で配置され検出信号を出力する複数の磁気検出素子と、複数の前記磁気検出素子に接続され前記検出信号を加算または減算して前記回転体の回転角度を検出する制御回路とを備えた回転角度検出装置。
【請求項２】
前記制御回路は、複数の前記磁気検出素子からの検出信号を加算及び減算した後、除算して回転体の回転角度を検出する請求項１記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記回転体は主回転体と前記主回転体に連動して回転する副回転体から構成され、前記磁石は、前記主回転体の回転中心に配置された主磁石と前記副回転体の回転中心に配置された副磁石とから構成され、前記磁気検出素子は前記主磁石に所定の間隙を空けて対向配置された主磁気検出素子と前記副磁石に所定の間隙を空けて対向配置された副磁気検出素子とから構成され、前記副磁気検出素子に接続され前記副磁気検出素子から入力された検出信号に応じて電気的接離を行う開閉回路をさらに備えた請求項１記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記回転体は主回転体と前記主回転体に連動して回転する副回転体から構成され、前記磁石は前記主回転体の回転中心に配置された主磁石と前記副回転体の回転中心に配置された副磁石とから構成され、前記磁気検出素子は前記主磁石に所定の間隙を空けて対向配置された主磁気検出素子と前記副磁石に所定の間隙を空けて対向配置された副磁気検出素子とから構成され、前記制御回路と前記副磁気検出素子に接続され前記制御回路から入力されたスイッチング信号と前記副磁気検出素子から入力された検出信号を比較し所定の対応関係から外れている場合は報知信号を出力する比較回路をさらに備えた請求項１記載の回転角度検出装置。
【請求項１】
ペダルの回動に伴って回転する回転体と、前記回転体の回転中心に装着された磁石と、前記磁石と所定の間隙を空けて対向配置され前記磁石の回転中心に対して所定角度間隔で配置され検出信号を出力する複数の磁気検出素子と、複数の前記磁気検出素子に接続され前記検出信号を加算または減算して前記回転体の回転角度を検出する制御回路とを備えた回転角度検出装置。
【請求項２】
前記制御回路は、複数の前記磁気検出素子からの検出信号を加算及び減算した後、除算して回転体の回転角度を検出する請求項１記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記回転体は主回転体と前記主回転体に連動して回転する副回転体から構成され、前記磁石は、前記主回転体の回転中心に配置された主磁石と前記副回転体の回転中心に配置された副磁石とから構成され、前記磁気検出素子は前記主磁石に所定の間隙を空けて対向配置された主磁気検出素子と前記副磁石に所定の間隙を空けて対向配置された副磁気検出素子とから構成され、前記副磁気検出素子に接続され前記副磁気検出素子から入力された検出信号に応じて電気的接離を行う開閉回路をさらに備えた請求項１記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記回転体は主回転体と前記主回転体に連動して回転する副回転体から構成され、前記磁石は前記主回転体の回転中心に配置された主磁石と前記副回転体の回転中心に配置された副磁石とから構成され、前記磁気検出素子は前記主磁石に所定の間隙を空けて対向配置された主磁気検出素子と前記副磁石に所定の間隙を空けて対向配置された副磁気検出素子とから構成され、前記制御回路と前記副磁気検出素子に接続され前記制御回路から入力されたスイッチング信号と前記副磁気検出素子から入力された検出信号を比較し所定の対応関係から外れている場合は報知信号を出力する比較回路をさらに備えた請求項１記載の回転角度検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１１２９３２（Ｐ２０１２−１１２９３２Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７０６８０（Ｐ２０１１−１７０６８０）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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