(57)【要約】      （修正有）【課題】パワーステアリング装置の回転情報を計測するために用いられる間欠歯車の係合防止を図り、信頼性に優れた多回転測定装置及びパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つの歯を有し、所定の回転軸と一体的に回転する間欠歯車１０と、間欠歯車１０の歯に噛み合わされて回転する第二歯車２０と、第二歯車２０に対して非接触状態で第二歯車２０の回転を一定の回転角度範囲以内に抑制可能な回転抑制部３０とを備える。【選択図】図１
2014025712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの歯を有し、所定の回転軸と一体的に回転する間欠歯車と、
前記間欠歯車の歯に噛み合わされて回転する第二歯車と、
前記第二歯車に対して非接触状態で前記第二歯車の回転を抑制可能な回転抑制部と
を備える多回転測定装置。
【請求項２】
前記回転抑制部は、磁気によって前記第二歯車の回転を一定の回転角度範囲以内に抑制する
請求項１に記載の多回転測定装置。
【請求項３】
前記第二歯車の回転量を検出する検出部を備える
請求項１又は２に記載の多回転測定装置。
【請求項４】
前記検出部として、磁気エンコーダが用いられている
請求項３に記載の多回転測定装置。
【請求項５】
前記第二歯車は、磁性体を含み、
前記回転抑制部は、磁束を発生させる磁束発生部と、磁性体を含み前記第二歯車の内部との間で前記磁束を循環させる磁気回路部と、を有する
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の多回転測定装置。
【請求項６】
前記第二歯車は、複数の歯を有し、
前記磁気回路部は、前記複数の歯を介して前記磁束が循環するように形成される
請求項５に記載の多回転測定装置。
【請求項７】
前記磁気回路部は、前記複数の歯のうち前記磁束が通過する前記歯に対向する凸部を有する
請求項６に記載の多回転測定装置。
【請求項８】
前記磁気回路部は、前記磁束の少なくとも一部が前記第二歯車の回転の中心部を通過するように形成されている
請求項５から請求項７のうちいずれか一項に記載の多回転測定装置。
【請求項９】
前記間欠歯車の回転面は、前記第二歯車の回転面に対して傾いている
請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の多回転測定装置。
【請求項１０】
前記第二歯車と一体的に回転する第二回転軸と、
少なくとも１つの歯を有し、前記第二回転軸と一体的に回転する第二間欠歯車と、
前記第二間欠歯車の歯に噛み合わされて回転する第三歯車と、
前記第三歯車に対して非接触状態で前記第三歯車の回転を抑制する第二回転抑制部と
を備える請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の多回転測定装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載の多回転測定装置を備える
パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多回転測定装置及びパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などに搭載されるパワーステアリング装置として、例えばハンドルが左右に数回転（例、２．５回転程度）ずつ回転可能な構成が知られている。このようなパワーステアリング装置では、自動車の電源が切れた状態であっても、ハンドルの回転量と回転角度（絶対値角度）を測定可能であることが求められている。このような多回転情報を測定する手段として、例えば間欠歯車と当該間欠歯車に噛み合わされた駆動歯車とを用いて多回転情報を測定する多回転測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成では、例えば間欠歯車と駆動歯車との係合が外れているなど、両歯車の係合状態によっては、外力により駆動歯車が回転してしまう場合があり、多回転情報の検出精度が低下するおそれがあった。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明は、信頼性に優れた多回転測定装置及びパワーステアリング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】
【０００６】
本発明の第一の態様に従えば、少なくとも１つの歯を有し、所定の回転軸と一体的に回転する間欠歯車と、当該間欠歯車の歯に噛み合わされて回転する第二歯車と、当該第二歯車に対して非接触状態で第二歯車の回転を抑制可能な回転抑制部とを備える多回転測定装置が提供される。
【０００７】
本発明の第二の態様に従えば、本発明の第一の態様に従う多回転測定装置を備えるパワーステアリング装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、信頼性に優れた多回転測定装置及びパワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態に係る多回転測定装置の構成を示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る多回転測定装置の一部の構成を示す図。
【図３】本実施形態に係る多回転測定装置の動作の様子を示す図。
【図４】本実施形態に係る多回転測定装置の動作の様子を示す図。
【図５】本実施形態に係る多回転測定装置の特性を示すグラフ。
【図６】第二実施形態に係るパワーステアリング装置の構成を示す斜視図。
【図７】変形例に係る多回転測定装置の一部の構成を示す図。
【図８】変形例に係る多回転測定装置の一部の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。  
［第一実施形態］  
本発明の第一実施形態を説明する。  
図１は、本実施形態に係る多回転測定装置１００の構成を示す概略構成図である。
【００１１】
図１に示すように、多回転測定装置１００は、間欠歯車１０、第二歯車２０及び回転抑制部３０を有する。多回転測定装置１００は、所定の回転軸ＳＦに取り付けられ、当該回転軸ＳＦの多回転情報を計測する。
【００１２】
間欠歯車（第一歯車）１０は、回転軸ＳＦに固定されている。間欠歯車１０は、回転軸ＳＦと一体的に回転する。間欠歯車１０の回転軸は、回転軸ＳＦの中心軸Ｃに一致している。間欠歯車１０は、複数の歯（本実施形態の例では２つ）１１を有する。２つの歯１１は、間欠歯車１０の周方向に所定のピッチで隣り合って配置されている。
【００１３】
第二歯車２０は、間欠歯車１０に噛み合わされて回転する。第二歯車２０は、間欠歯車１０の２つの歯１１に噛み合わされる複数の歯２１を有している。複数の歯２１は、第二歯車２０の周方向に、上記２つの歯１１に噛み合わされるピッチで配置されている。第二歯車２０は、例えば磁性体を用いて形成されている。本実施形態では、間欠歯車１０の回転面１０ａと第二歯車２０の回転面２０ａとが平行である。
【００１４】
回転抑制部３０は、第二歯車２０の回転を抑制可能なように構成されている。図２は、回転抑制部３０及び第二歯車２０の位置関係の一例を示す図である。図１及び図２に示すように、回転抑制部３０は、磁束発生部３１及び磁気回路部３２を有する。
【００１５】
磁束発生部３１は、例えば磁石を用いて形成されている。磁束発生部３１は、例えば柱状に設けられている。磁束発生部３１は、長手方向の両端部にそれぞれＮ極３１ａ及びＳ極３１ｂを有する。
【００１６】
磁気回路部３２は、第一回路部材３３及び第二回路部材３４を有する。第一回路部材３３は、磁束発生部３１のＮ極３１ａに接続されている。第二回路部材３４は、磁束発生部３１のＳ極３１ｂに接続されている。第一回路部材３３及び第二回路部材３４は、磁性体を用いて形成されている。第一回路部材３３及び第二回路部材３４は、それぞれ第二歯車２０の外周に沿って配置されている。したがって、磁束発生部３１において発生した磁束は、第一回路部材３３及び第二回路部材３４の内部に沿って形成される。
【００１７】
第一回路部材３３は、磁性体ヨーク部３３ａ及び磁性体ヨーク部３３ｂを有する。磁性体ヨーク部３３ａ及び磁性体ヨーク部３３ｂは、第二歯車２０の複数の歯２１のうち隣り合う２つの歯２１（歯２１ａ及び歯２１ｂ）に対向可能な位置に配置されている。磁性体ヨーク部３３ａ及び磁性体ヨーク部３３ｂは、歯２１ａ及び歯２１ｂに対向する場合、それぞれ歯２１ａ及び歯２１ｂとの間に隙間（例、０．３ｍｍ程度の空隙）を隔てて配置される。
【００１８】
第二回路部材３４は、磁性体ヨーク部３４ａ及び磁性体ヨーク部３４ｂを有する。磁性体ヨーク部３４ａ及び磁性体ヨーク部３４ｂは、上記の磁性体ヨーク部３３ａ及び磁性体ヨーク部３３ｂが歯２１ａ及び歯２１ｂに対向配置される状態において、第二歯車２０の隣り合う２つの歯２１（歯２１ｃ及び歯２１ｄ）に対向可能な位置に配置されている。
【００１９】
例えば磁性体ヨーク部３４ａは、複数の歯２１のうち磁性体ヨーク部３３ａに対向する歯２１ａに対して径方向の反対側に配置される歯２１ｃに対向する位置に配置されている。また、例えば磁性体ヨーク部３４ｂは、磁性体ヨーク部３４ａに対向する歯２１ｃと隣り合う歯２１ｄに対向する位置に配置されている。
【００２０】
磁性体ヨーク部３４ａ及び磁性体ヨーク部３４ｂは、歯２１ｃ及び歯２１ｄに対向する場合、それぞれ歯２１ｃ及び歯２１ｄとの間に隙間（例、０．３ｍｍ程度の空隙）を隔てて配置されている。このように、回転抑制部３０は、第二歯車２０に対して接触しない状態（非接触状態）となるように配置されている。
【００２１】
上記構成により、例えば磁性体ヨーク部３３ａ、磁性体ヨーク部３３ｂ、磁性体ヨーク部３４ａ及び磁性体ヨーク部３４ｂと、歯２１ａ、歯２１ｂ、歯２１ｃ及び歯２１ｄがそれぞれ対向配置された場合、回転抑制部３０と第二歯車２０との間に２つの磁気回路（第一磁気回路ＣＲ１及び第二磁気回路ＣＲ２）が形成される。
【００２２】
第一磁気回路ＣＲ１は、磁束発生部３１のＮ極３１ａから第一回路部材３３、磁性体ヨーク部３３ａ、歯２１ａ、歯車内部２２、歯２１ｃ、磁性体ヨーク部３４ａ、第二回路部材３４を経て磁束発生部３１のＳ極３１ｂへと戻る経路である。第二磁気回路ＣＲ２は、磁束発生部３１のＮ極３１ａから第一回路部材３３、磁性体ヨーク部３３ｂ、歯２１ｂ、歯車内部２２、歯２１ｄ、磁性体ヨーク部３４ｂ、第二回路部材３４を経て磁束発生部３１のＳ極３１ｂへと戻る経路である。磁性体ヨーク部３３ｂ及び磁性体ヨーク部３４ｂは、第二磁気回路ＣＲ２が第一磁気回路ＣＲ１の内側に形成されるように配置されている。
【００２３】
図１において、間欠歯車１０には、回転情報検出器４０が設けられている。回転情報検出器４０は、間欠歯車１０を介して回転軸ＳＦの回転角度を検出する。回転情報検出器４０は、エンコーダ４２を有する。エンコーダ４２は、磁石４３及び磁気検出部４４を有する。磁石４３は、Ｎ極及びＳ極に着磁されている。磁石４３は、回転軸ＳＦと一体的に回転するように回転軸ＳＦに固定されている。磁気検出部４４は、２つの検出素子４４ａ及び４４ｂを有する。検出素子４４ａ及び検出素子４４ｂは、磁石４３の回転方向において９０°ずれた位置に配置されている。
【００２４】
第二歯車２０には、回転情報検出器５０が設けられている。回転情報検出器５０は、第二歯車２０の回転角度を検出する。回転情報検出器５０は、伝達軸５１及びエンコーダ５２を有する。伝達軸５１は、第二歯車２０と一体的に回転する。エンコーダ５２は、磁石５３及び磁気検出部５４を有する。磁石５３及び磁気検出部５４（検出素子５４ａ及び検出素子５４ｂ）の構成は、例えば上記のエンコーダ４２の磁石４３及び磁気検出部４４の構成と同一とすることができる。
【００２５】
上記構成の多回転測定装置１００においては、回転軸ＳＦの回転に伴って間欠歯車１０が回転する。間欠歯車１０の回転により、２つの歯１１の間に第二歯車２０の１つの歯２１が挟まれた状態で間欠歯車１０と第二歯車２０とが噛み合わされる。
【００２６】
この状態で間欠歯車１０が回転すると、図３に示すように、２つの歯１１に挟まれた歯２１が間欠歯車１０の回転方向に沿って移動し、当該歯２１の移動によって第二歯車２０が間欠歯車１０とは反対方向に回転する。
【００２７】
間欠歯車１０の回転により、図４に示すように、複数の歯２１のうち、隣り合う２つの歯２１が磁性体ヨーク部３３ａ及び磁性体ヨーク部３３ｂに対向すると共に、別の隣り合う２つの歯２１が磁性体ヨーク部３４ａ及び磁性体ヨーク部３４ｂに対向する。このため、第一磁気回路ＣＲ１及び第二磁気回路ＣＲ２を磁束が通過する。
【００２８】
第一磁気回路ＣＲ１を磁束が通過する場合と、磁性体ヨーク部３３ａと歯２１ａとの間、磁性体ヨーク部３３ｂと歯２１ｂとの間、にそれぞれ引力が作用する。また、第二磁気回路ＣＲ２を磁束が通過する場合には、磁性体ヨーク部３４ａと歯２１ｃとの間、磁性体ヨーク部３４ｂと歯２１ｄとの間、にそれぞれ引力が作用する。この引力により、第二歯車２０が回転抑制部３０に引っ張られた状態で保持されるため、第二歯車２０に対して外力が加わった場合であっても、第二歯車２０の誤回転が抑制される。このように、第二歯車２０と回転抑制部３０との間が非接触な状態で、第二歯車２０の回転が抑制される。
【００２９】
第二歯車２０の回転により、磁性体ヨーク部３３ａ、磁性体ヨーク部３３ｂ、磁性体ヨーク部３４ａ及び磁性体ヨーク部３４ｂと、複数の歯２１のそれぞれとの間の位置関係が変化する。例えば隙間７０（図２参照）の寸法が変化すると、当該隙間７０を通過する磁束が変化するため、引力が変化する。当該引力は、磁性体ヨーク部３３ａ、磁性体ヨーク部３３ｂ、磁性体ヨーク部３４ａ及び磁性体ヨーク部３４ｂと、歯２１とがそれぞれ対向配置される場合に、最も大きくなる。したがって、この場合に第二歯車２０の回転抑制力が最も大きくなる。上記のようにして、回転抑制部３０は、第二歯車２０の回転を一時的に所定の期間において抑制することが可能である。また、回転抑制部３０は、間欠歯車１０の回転に応じて第二歯車２０の回転を一時的に抑制することが可能であり、例えば間欠歯車１０によって第二歯車２０が回転されない期間を所定の期間として第二歯車２０の回転を抑制する（又は固定する）ことができる。
【００３０】
間欠歯車１０が１回転する毎に、第二歯車２０は１／８回転する。第二歯車２０の歯数が８個であるため、このような間欠歯車１０の回転が８回繰り返されると、第二歯車２０が１回転する。なお、上記動作において、間欠歯車１０の回転情報及び第二歯車２０の回転情報については、それぞれエンコーダ４２及びエンコーダ５２によって検出される。
【００３１】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、エンコーダ４２及びエンコーダ５２による検出結果の一例を示すグラフである。それぞれグラフの横軸は回転数（回）、縦軸はエンコーダ４２又はエンコーダ５２の出力電圧（Ｖ）を示している。図５（ａ）は、エンコーダ４２の検出結果を示している。図５（ｂ）は、エンコーダ５２の検出結果を示している。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、間欠歯車１０（回転軸ＳＦ）が回転すると、検出素子４４ａ及び検出素子４４ｂは、９０°位相差のある信号（余弦波信号及び正弦波信号）を出力する。エンコーダ４２は、検出素子４４ａ及び検出素子４４ｂから出力された出力電圧を不図示の制御部に送信する。制御部は、出力電圧の大きさに基づいて回転軸ＳＦの回転情報を検出する。
【００３３】
一方、間欠歯車１０が複数回回転する場合、第二歯車２０は間欠的に回転する。このため、図５（ｂ）に示すように、検出素子５４ａ及び検出素子５４ｂは、それぞれ階段状の余弦波信号及び正弦波信号を出力する。エンコーダ５２は、検出素子５４ａ及び検出素子５４ｂから出力された出力電圧の値を不図示の制御部に送信する。制御部では、出力電圧値の大きさに基づいて第二歯車２０の回転情報を求める。制御部では、これら２つの階段状の数値から多回転量を算出することができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、回転軸ＳＦと一体的に回転する間欠歯車１０に噛み合わされて回転する第二歯車２０に対して非接触状態で当該第二歯車２０の回転を抑制可能な回転抑制部３０が設けられているので、第二歯車２０と間欠歯車１０との係合状態によらず、第二歯車２０に対して加えられる外力に対して、第二歯車２０の回転が抑制される。これにより、多回転情報の検出精度の低下を抑制することができるので、高精度で信頼性に優れた多回転測定装置１００を提供できる。
【００３５】
［第二実施形態］  
次に、本発明の第二実施形態を説明する。  
本実施形態では、上記実施形態に係る多回転測定装置１００を備えるパワーステアリング装置について説明する。
【００３６】
図６は、本実施形態に係るパワーステアリング装置５０１の一部の構成を示す図である。  
図６に示すように、パワーステアリング装置５０１は、自動車５００に搭載される。上記実施形態において説明した多回転測定装置１００は、当該パワーステアリング装置５０１に適用することができる。
【００３７】
パワーステアリング装置５０１は、ステアリングホイール５０２と、当該ステアリングホイール５０２に入力された入力軸５０３と、入力軸５０３に連結された出力軸５０４と、入力軸５０３から出力軸５０４へ伝達されるトルクを検出するトルク検出装置５０５と、パワーステアリング装置５０１の各部を制御するコントロールユニット５０６と、トルク検出装置５０５を収容可能なステアリングコラム５０７と、ステアリングホイール５０２の多回転情報を検出する多回転測定装置５０８とを有している。
【００３８】
このようなパワーステアリング装置５０１においては、多回転測定装置５０８として、上記説明した多回転測定装置１００を用いることができる。信頼性に優れた多回転測定装置１００が用いられるため、高性能のパワーステアリング装置５０１を提供することができる。
【００３９】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、上記実施形態の構成では、第二歯車２０が８回転以上回転する場合、多回転情報の検出結果としては同じ出力電圧になる。これに対して、例えば多回転測定装置１００が、図７に示すように、上記の間欠歯車１０、第二歯車２０及び回転抑制部３０に加えて、第二回転軸ＳＦ２、第二間欠歯車１１０、第三歯車１２０、第二回転抑制部１３０を備える構成であっても良い。
【００４０】
図７に示すように、第二回転軸ＳＦ２は、第二歯車２０と一体的に回転する。第二間欠歯車１１０は、隣り合った２つの歯１１１を有する。第二間欠歯車１１０は、第二回転軸ＳＦ２に固定されており、当該第二回転軸ＳＦ２と一体的に回転可能である。第三歯車１２０は、第二間欠歯車１１０の２つの歯１１１に噛み合わされて回転する。第二回転抑制部１３０は、第三歯車１２０に対して非接触状態で当該第三歯車１２０の回転を抑制する。第三歯車１２０には、当該第三歯車１２０の多回転情報を検出する回転情報検出器６０が設けられている。
【００４１】
第二間欠歯車１１０、第三歯車１２０、第二回転抑制部１３０及び回転情報検出器６０の構成は、それぞれ上記第一実施形態の間欠歯車１０、第二歯車２０、回転抑制部３０及び回転情報検出器４０（又は回転情報検出器５０）と同一の構成とすることができる。これにより、多回転情報の測定範囲を拡大することができるので、上記第一実施形態において第二歯車２０が例えば８回転以上回転する場合であっても、高精度に多回転情報を検出可能である。
【００４２】
また、上記実施形態では、間欠歯車１０の回転面１０ａと第二歯車２０の回転面２０ａとが平行である構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、間欠歯車１０の回転面１０ａが第二歯車２０の回転面２０ａに対して傾いている構成であっても良い。
【００４３】
例えば図８は、回転面１０ａと回転面２０ａとが直交する構成を示している。この構成によれば、間欠歯車１０や第二歯車２０を配置するスペースなどの自由度が高まると共に、狭い空間であっても配置できることになる。なお、回転面１０ａと回転面２０ａとのなす角度は、９０°に限られず、９０°以下であっても９０°以上であっても良い。
【００４４】
また、上記実施形態では、回転軸ＳＦが円柱状に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、回転軸ＳＦが中空部を有する円筒状に形成された構成であっても良い。
【符号の説明】
【００４５】
ＳＦ…回転軸  Ｃ…中心軸  ＣＲ１…第一磁気回路  ＣＲ２…第二磁気回路  １０…間欠歯車  １０ａ、２０ａ…回転面  １１、２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）、１１１…歯  ２０…第二歯車  ３０…回転抑制部  ３１…磁束発生部  ３２…磁気回路部  ３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ…磁性体ヨーク部  ４０、５０、６０…回転情報検出器  ４２、５２…エンコーダ  ７０…隙間  １００、５０８…多回転測定装置  １１０…第二間欠歯車  １２０…第三歯車  １３０…第二回転抑制部  ５０１…パワーステアリング装置
【図１】
2014025712.tif 000003
【図２】
2014025712.tif 000004
【図３】
2014025712.tif 000005
【図４】
2014025712.tif 000006
【図５】
2014025712.tif 000007
【図６】
2014025712.tif 000008
【図７】
2014025712.tif 000009
【図８】
2014025712.tif 000010