(57)【要約】【課題】主に自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関し、簡易な構成で組立ても行い易く、回転角度の確実な検出が可能なものを提供することを目的とする。【解決手段】ステアリングに連動して回転する回転体２１に、モータ１５との連結手段としての平歯車部２１Ｂを形成することによって、回転体２１にモータ１５連結用の連結手段が一体に形成され、別部品を用いることなくモータ１５の力をステアリング軸に伝達できるため、簡易な構成で組立ても行い易く、回転角度の確実な検出が可能な回転角度検出装置を得ることができる。【選択図】図１
2010112848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングに連動して回転する回転体と、この回転体に連動して回転する検出体と、この検出体の回転を検出する検出手段と、この検出手段からの検出信号により上記回転体の回転角度を検出する制御手段からなり、上記回転体にモータとの連結手段を形成した回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車のステアリングの回転角度検出等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によってステアリングの回転角度を検出し、これを用いて車両のパワーステアリング装置やブレーキ装置等の各種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について、図５及び図６を用いて説明する。
【０００４】
図５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、１は回転体で、側面外周には平歯車部１Ａが形成されると共に、中央部には貫通孔が設けられている。
【０００５】
そして、２は側面外周に平歯車部２Ａが形成された第一の検出体、３は側面外周に平歯車部２Ａとは歯数の異なる平歯車部３Ａが形成された第二の検出体で、第一の検出体２の平歯車部２Ａと第二の検出体３の平歯車部３Ａが、回転体１の平歯車部１Ａに各々噛合している。
【０００６】
また、４は第一及び第二の検出体２、３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体２の中央に装着された磁石５Ａと、第二の検出体３の中央に装着された磁石６Ａとの対向面には、磁気検出素子５Ｂと６Ｂが各々装着されている。
【０００７】
そして、このように対向した磁石５Ａと磁気検出素子５Ｂによって第一の検出手段５が、同じく磁石６Ａと磁気検出素子６Ｂによって第二の検出手段６が各々形成されると共に、配線基板４にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子５Ｂや６Ｂに接続された制御手段７が形成されている。
【０００８】
さらに、これら回転体１や第一の検出体２、第二の検出体３、配線基板４等を、絶縁樹脂製のケースやカバー（図示せず）等が覆って、回転角度検出装置１０が構成されている。
【０００９】
また、図６はこのような回転角度検出装置１０を用いたパワーステアリング装置の斜視図であり、同図において、１１はステアリングホイール、１２はステアリング軸で、ステアリング軸１２上端にステアリングホイール１１が固着されると共に、この下方にはステアリング軸１２が回転体１の中央部に挿通して固着された、回転角度検出装置１０が装着されている。
【００１０】
さらに、１３は側面外周に平歯車部１３Ａが形成された回動体、１４は外周にウォーム歯車部１４Ａが形成された駆動体、１５はモータで、回動体１３の中央部がステアリング軸１２下方に固着されると共に、モータ１５の回転軸に固着された駆動体１４のウォーム歯車部１４Ａが平歯車部１３Ａに噛合し、回動体１３がモータ１５に連結されてパワーステアリング装置が構成されている。
【００１１】
そして、このようなパワーステアリング装置が、回転角度検出装置１０の制御手段７やモータ１５がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、自動車の電子回路（図示せず）に接続されると共に、ステアリングホイール１１が運転席前方に配置されて、自動車に装着される。
【００１２】
以上の構成において、ステアリングホイール１１を回転すると、ステアリング軸１２に固着された回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体２と第二の検出体３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石５Ａ、６Ａも回転し、この磁石５Ａ、６Ａの変化する磁力を磁気検出素子５Ｂ、６Ｂが検出して、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段７へ入力される。
【００１３】
なお、この時、第一の検出体２と第二の検出体３は歯数が異なり回転速度も異なるため、磁気検出素子５Ｂと６Ｂからのデータ波形は、形状が異なり位相差のある検出信号となる。
【００１４】
そして、この第一の検出体２と第二の検出体３からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段７が所定の演算を行って、回転体１すなわちステアリング軸１２の回転方向と回転角度を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力されて、電子回路がこのステアリングの回転角度や回転トルク、あるいは車体の各部に装着された速度センサ等からの様々なデータを演算し、パワーステアリング装置やブレーキ装置等の車両の様々な制御が行われる。
【００１５】
つまり、例えば、車両が走行中の場合には、モータ１５を停止してパワーステアリング装置を利かせず、ステアリングホイール１１をある程度重い力で操作するようにすると共に、車両が停車中の場合には、ステアリング軸１２の回転方向に合わせてモータ１５を起動し、駆動体１４によって回動体１３、すなわちステアリング軸１２を回転して、軽い力でもステアリングホイール１１の大きな回転角度の操作が行えるように構成されているものであった。
【００１６】
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。
【特許文献１】特開２００５−３６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置においては、車両の組立て時に、ステアリングホイール１１下方のステアリング軸１２に、回転角度検出装置１０の回転体１の中央部を固着することに加え、さらにこの下方に、駆動体１４を介してモータ１５に連結された回動体１３を固着する必要があるため、構成部品数が多くなると共に、組立てにも手間がかかってしまうという課題があった。
【００１８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で組立ても行い易く、回転角度の確実な検出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】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明は、ステアリングに連動して回転する回転体に、モータとの連結手段を形成して回転角度検出装置を構成したものであり、回転体にモータ連結用の連結手段が一体に形成され、これによって別部品を用いることなくモータの力をステアリング軸に伝達できるため、構成部品数が少なくなり、簡易な構成で組立ても行い易く、回転角度の確実な検出が可能な回転角度検出装置を得ることができるという作用を有するものである。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように本発明によれば、簡易な構成で組立ても行い易く、回転角度の確実な検出が可能な回転角度検出装置を実現できるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。
【００２２】
なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００２３】
（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。
【００２４】
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斜視図であり、同図において、２１は絶縁樹脂または金属製の回転体で、側面外周には平歯車部２１Ａと、この下方にやや外形の大きな連結手段としての平歯車部２１Ｂが重ねて形成されると共に、中央部には貫通孔が設けられている。
【００２５】
そして、２２は絶縁樹脂または金属製の第一の検出体、２３は同じく第二の検出体で、第一の検出体２２側面外周の平歯車部２２Ａが回転体２１の平歯車部２１Ａに噛合すると共に、第二の検出体２３側面外周の平歯車部２２Ａとは歯数の異なる平歯車部２３Ａが、第一の検出体２２の平歯車部２２Ａに噛合している。
【００２６】
なお、これらの歯車の直径及び歯数は、回転体２１が最も大きく、第一の検出体２２、第二の検出体２３の順に小さくなっており、例えば、回転体２１の歯数が４８、第一の検出体２２の歯数が３２、第二の検出体２３の歯数が２８となっている。
【００２７】
また、２４は第一及び第二の検出体２２、２３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体２２の中央にインサート成形等により装着された磁石５Ａと、第二の検出体２３の中央に装着された磁石６Ａとの対向面には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子等の磁気検出素子５Ｂと６Ｂが各々装着されている。
【００２８】
そして、このように対向した磁石５Ａと磁気検出素子５Ｂによって第一の検出手段５が、同じく磁石６Ａと磁気検出素子６Ｂによって第二の検出手段６が各々形成されると共に、配線基板２４にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子５Ｂや６Ｂに接続された制御手段２７が形成されている。
【００２９】
さらに、これら回転体２１や第一の検出体２２、第二の検出体２３、配線基板２４等を、絶縁樹脂製のケースやカバー（図示せず）等が覆って、回転角度検出装置３０が構成されている。
【００３０】
また、図２はこのような回転角度検出装置３０を用いたパワーステアリング装置の斜視図であり、同図において、１１はステアリングホイール、１２はステアリング軸で、ステアリング軸１２上端にステアリングホイール１１が固着されると共に、この下方にはステアリング軸１２が回転体２１の中央部に挿通して固着された、回転角度検出装置３０が装着されている。
【００３１】
さらに、１４は外周にウォーム歯車部１４Ａが形成された駆動体、１５はモータで、モータ１５の回転軸に固着された駆動体１４のウォーム歯車部１４Ａが平歯車部２１Ｂに噛合し、回転体２１がこの連結手段としての平歯車部２１Ｂによって、モータ１５に連結されてパワーステアリング装置が構成されている。
【００３２】
そして、このようなパワーステアリング装置が、回転角度検出装置３０の制御手段２７やモータ１５がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、自動車の電子回路（図示せず）に接続されると共に、ステアリングホイール１１が運転席前方に配置されて、自動車に装着される。
【００３３】
以上の構成において、ステアリングホイール１１を回転すると、ステアリング軸１２に固着された回転体２１が回転し、これに連動して第一の検出体２２と第二の検出体２３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石５Ａ、６Ａも回転し、この磁石５Ａ、６Ａの変化する磁力を磁気検出素子５Ｂ、６Ｂが検出して、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段２７へ入力される。
【００３４】
なお、この時、第一の検出体２２と第二の検出体２３は歯数が異なり回転速度も異なるため、磁気検出素子５Ｂと６Ｂからのデータ波形は、形状が異なり位相差のある検出信号となる。
【００３５】
そして、この第一の検出体２２と第二の検出体２３からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段２７が所定の演算を行って、回転体２１すなわちステアリング軸１２の回転方向と回転角度を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力されて、電子回路がこのステアリングの回転角度や回転トルク、あるいは車体の各部に装着された速度センサ等からの様々なデータを演算し、パワーステアリング装置やブレーキ装置等の車両の様々な制御が行われる。
【００３６】
つまり、例えば、車両が走行中の場合には、モータ１５を停止してパワーステアリング装置を利かせず、ステアリングホイール１１をある程度重い力で操作するようにすると共に、車両が停車中の場合には、ステアリング軸１２の回転方向に合わせてモータ１５を起動し、駆動体１４によって平歯車部２１Ｂを介して回転体２１、すなわちステアリング軸１２を回転して、軽い力でもステアリングホイール１１の大きな回転角度の操作が行えるように構成されている。
【００３７】
そして、このように軽い力でステアリングホイール１１を回転操作するためのモータ１５の力が、駆動体１４のウォーム歯車部１４Ａから、回転角度検出装置３０の回転体２１に形成された、連結手段としての平歯車部２１Ｂによって伝わるようにパワーステアリング装置が形成されているため、簡易な構成で、回転角度の確実な検出が行えるようになっている。
【００３８】
すなわち、中央部がステアリング軸１２に固着された回転体２１に、モータ１５との連結手段としての平歯車部２１Ｂを一体に形成することによって、ステアリング軸１２下方に回動体等の別部品を用いることなく、モータ１５の力をステアリング軸１２に伝えることができるため、構成部品数が少なくなり、簡易な構成で組立ても容易に行うことが可能なように構成されている。
【００３９】
このように本実施の形態によれば、ステアリングに連動して回転する回転体２１に、平歯車部２１Ａに加え、モータ１５との連結手段としての平歯車部２１Ｂを重ねて形成することによって、回転体２１にモータ１５連結用の連結手段が一体に形成され、別部品を用いることなくモータ１５の力をステアリング軸１２に伝達できるため、簡易な構成で組立ても行い易く、回転角度の確実な検出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。
【００４０】
（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
【００４１】
なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４２】
図３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斜視図であり、同図において、３１は絶縁樹脂または金属製の回転体で、側面外周には連結手段としての平歯車部３１Ｂが設けられると共に、この上面には歯車が上方に向けて形成された平歯車部３１Ａが重ねて設けられている。
【００４３】
そして、２２は絶縁樹脂または金属製の第一の検出体、２３は同じく第二の検出体で、第一の検出体２２側面外周の平歯車部２２Ａが回転体３１の平歯車部３１Ａに噛合すると共に、第二の検出体２３側面外周の平歯車部２２Ａとは歯数の異なる平歯車部２３Ａが、第一の検出体２２の平歯車部２２Ａに噛合している。
【００４４】
つまり、本実施の形態においては、回転体３１の上方に第一の検出体２２と第二の検出体２３が重なって、各々の平歯車部が噛合した構成となっており、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板２４は、第一及び第二の検出体２２、２３の側方にほぼ平行に配置されている。
【００４５】
なお、この配線基板２４の、第一の検出体２２の中央に装着された磁石５Ａと、第二の検出体２３の中央に装着された磁石６Ａとの対向面に、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子等の磁気検出素子５Ｂと６Ｂが各々装着され、この対向した磁石５Ａと磁気検出素子５Ｂによって第一の検出手段５が、同じく磁石６Ａと磁気検出素子６Ｂによって第二の検出手段６が各々形成されていることは、実施の形態１の場合と同様である。
【００４６】
そして、配線基板２４にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子５Ｂや６Ｂに接続された制御手段２７が形成されると共に、これら回転体３１や第一の検出体２２、第二の検出体２３、配線基板２４等を、絶縁樹脂製のケースやカバー（図示せず）等が覆って、回転角度検出装置４０が構成されている。
【００４７】
また、図４はこのような回転角度検出装置４０を用いたパワーステアリング装置の斜視図であり、同図において、ステアリング軸１２上端にステアリングホイール１１が固着されていることや、この下方にステアリング軸１２が回転体３１の中央部に挿通して固着された、回転角度検出装置４０が装着されていることは、実施の形態１の場合と同様である。
【００４８】
そして、モータ１５の回転軸に固着された駆動体１４のウォーム歯車部１４Ａが平歯車部３１Ｂに噛合し、回転体３１がこの連結手段としての平歯車部３１Ｂによって、モータ１５に連結されてパワーステアリング装置が構成されている。
【００４９】
以上の構成において、ステアリングホイール１１を回転すると、ステアリング軸１２に固着された回転体３１、及びこれに連動して第一の検出体２２と第二の検出体２３が各々回転し、磁石５Ａ、６Ａの変化する磁力を磁気検出素子５Ｂ、６Ｂが検出して、これらの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段２７が回転体３１、すなわちステアリング軸１２の回転方向と回転角度を検出することは、実施の形態１の場合と同様である。
【００５０】
そして、これが自動車本体の電子回路へ出力されて、電子回路がこの回転角度や回転トルク、あるいは車体の各部のセンサ等からの様々なデータを演算し、パワーステアリング装置やブレーキ装置等の車両の様々な制御、例えば、車両が停車中の場合には、ステアリング軸１２の回転方向に合わせてモータ１５を起動し、駆動体１４によって平歯車部３１Ｂを介して回転体３１、すなわちステアリング軸１２を回転して、軽い力でもステアリングホイール１１の大きな回転角度の操作が行われるように構成されている。
【００５１】
また、このように軽い力でステアリングホイール１１を回転操作するためのモータ１５の力を、駆動体１４のウォーム歯車部１４Ａから、回転角度検出装置４０の回転体３１に形成された、連結手段としての平歯車部３１Ｂに伝えることによって、回動体等の別部品を用いることなく、簡易な構成で組立ても行い易く、回転角度の確実な検出が行えるようになっている。
【００５２】
このように、回転体３１の上方に第一の検出体２２と第二の検出体２３を重ね、各々の平歯車部を噛合させた本実施の形態においても、ステアリングに連動して回転する回転体３１に、平歯車部３１Ａに加え、モータ１５との連結手段としての平歯車部３１Ｂを重ねて形成することによって、回転体３１にモータ１５連結用の連結手段が一体に形成され、別部品を用いることなくモータ１５の力をステアリング軸１２に伝達できるため、構成部品数が少なくなり、簡易な構成で組立ても行い易く、回転角度の確実な検出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。
【００５３】
さらに、本実施の形態においては、回転体３１の上方に第一の検出体２２と第二の検出体２３を重ねて噛合させることによって、第一の検出体２２や第二の検出体２３をステアリング軸１２に沿って配置できるため、外周方向の寸法を小さく形成することが可能となり、パワーステアリング装置全体の小型化を図ることもできる。
【００５４】
なお、以上の説明では、回転体２１や３１に、第一の検出体２２と噛合する平歯車部２１Ａや３１Ａとは別に、連結手段としての平歯車部２１Ｂや３１Ｂを形成した構成について説明したが、平歯車部２１Ａや３１Ａを駆動体１４のウォーム歯車部１４Ａに噛合させ、これらを連結手段として用いる構成としても、本発明の実施は可能である。
【００５５】
また、以上の説明では、回転体２１や３１に第一の検出体２２が噛合し、この第一の検出体２２に第二の検出体２３が噛合した構成について説明したが、背景技術の項で説明したような、回転体２１や３１に第一の検出体２２と第二の検出体２３の両方を噛合させた構成のものや、あるいは、二つではなく一つの検出体を回転体２１や３１に噛合させた構成のものとしても、本発明の実施は可能である。
【００５６】
さらに、回転体２１や３１、第一の検出体２２、第二の検出体２３の外周に各々平歯車部を形成し、これらが噛合して互いに連動して回転する構成について説明したが、平歯車部以外にも傘歯車等、他の形状の歯車を用いた構成や、あるいは歯車に代えて、回転を伝達できる凹凸部や高摩擦部などを回転体や各検出体の外周に形成し、これによって互いに連動して回転する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明による回転角度検出装置は、簡易な構成で組立ても行い易く、回転角度の確実な検出が可能なものが得られ、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【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斜視図
【図２】同パワーステアリング装置の斜視図
【図３】本発明の第２の実施の形態による回転角度検出装置の斜視図
【図４】同パワーステアリング装置の斜視図
【図５】従来の回転角度検出装置の斜視図
【図６】同パワーステアリング装置の斜視図
【符号の説明】
【００５９】
５  第一の検出手段
６  第二の検出手段
５Ａ、６Ａ  磁石
５Ｂ、６Ｂ  磁気検出素子
１１  ステアリングホイール
１２  ステアリング軸
１４  駆動体
１４Ａ  ウォーム歯車部
１５  モータ
２１、３１  回転体
２１Ａ、３１Ａ  平歯車部
２１Ｂ、３１Ｂ  平歯車部
２２  第一の検出体
２２Ａ  平歯車部
２３  第二の検出体
２３Ａ  平歯車部
２４  配線基板
２７  制御手段
３０、４０  回転角度検出装置
【図１】
2010112848.tif 000003
【図２】
2010112848.tif 000004
【図３】
2010112848.tif 000005
【図４】
2010112848.tif 000006
【図５】
2010112848.tif 000007
【図６】
2010112848.tif 000008