(57)【要約】【課題】  コンパクトに構成でき、かつ広範囲な多回転絶対角度検出が可能な多回転絶対角度検出機構、およびこの検出機構を用いた角度検出方法を提供する。【解決手段】  この多回転絶対角度検出機構１は、回転軸８に固定した偏心リング４と、固定部材９に設置され内向きの歯を持つ内歯付き部材５と、外向きの歯を持ち上記内歯付き部材５に噛み合う外歯付き部材６と、この外歯付き部材６から回転伝達される減速部材７とからなる減速機構２を備える。外歯付き部材６は、上記偏心リング４の偏心回転中心Ｏ’上を減速比１／Ｌ（Ｌ：１以上の任意の値）で減速回転し、この外歯付き部材６と等しい速度で上記回転軸８上を減速部材７が減速回転する。上記減速部材には、１回転に１山の正弦波または鋸波を出力する回転検出手段である多回転検出部３の被検出部１４を設置し、この被検出部１４と対向するように上記多回転検出部３の検出部１５を固定部材９に設置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定した偏心リングと、固定部材に設置され内向きの歯を持つ内歯付き部材と、外向きの歯を持ち上記内歯付き部材に噛み合うことで、上記偏心リングの偏心回転中心上を減速比１／Ｌ（Ｌ：１以上の任意の値）で減速回転する外歯付き部材と、この外歯付き部材から回転伝達され上記偏心回転中心上の外歯付き部材の回転と等しい速度で上記回転軸上を上記減速比１／Ｌで減速回転する減速部材とからなる減速機構を備え、
上記減速部材に１回転に１山の正弦波または鋸波を出力する回転検出手段である多回転検出部の被検出部を設置し、この被検出部と対向するように上記多回転検出部の検出部を固定部材に設置したことを特徴とする多回転絶対角度検出機構。
【請求項２】
請求項１において、上記被検出部を磁気エンコーダとし、上記検出部をホールＩＣの組み込まれたセンサハウジングとした多回転絶対角度検出機構。
【請求項３】
請求項１において、上記被検出部をレゾルバのロータ、上記検出部をレゾルバのステータとした多回転絶対角度検出機構。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、上記内歯付き部材を内歯車、外歯付き部材を平歯車とした多回転絶対角度検出機構。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、上記減速部材と固定部材とに、互いに当接して上記減速部材の回転範囲を限定する係合部をそれぞれ設けた多回転絶対角度検出機構。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、上記回転軸に、１回転にｎ山（n=1,2,3 …）の正弦波または鋸波を出力する回転検出器である１回転検出部の被検出部となる１回転検出用被検出部を設置し、この１回転検出用被検出部に対向して、上記１回転検出部の検出部である１回転検出用検出部を設置した多回転絶対角度検出機構。
【請求項７】
請求項６において、上記１回転検出用被検出部を磁気エンコーダ、上記１回転検出用検出部をホールＩＣの組み込まれたセンサハウジングとした多回転絶対角度検出機構。
【請求項８】
請求項６において、上記１回転検出用被検出部と多回転検出用被検出部を磁気エンコーダとし、上記１回転検出用検出部と多回転検出用検出部をホールＩＣの組み込まれたセンサハウジングとし、１回転検出用検出部と多回転検出用検出部におけるセンサハウジングを互いに一体に成形されたものとした多回転絶対角度検出機構。
【請求項９】
請求項６において、上記１回転検出用被検出部をレゾルバのロータ、上記１回転検出用検出部をレゾルバのステータとした多回転絶対角度検出機構。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、多回転検出部または１回転検出部から出力される信号を理想波形に補正する手段を設けた多回転絶対角度検出機構。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、上記多回転絶対角度検出機構をステアリングの舵角センサとして用いた多回転絶対角度検出機構。
【請求項１２】
請求項６に記載の多回転絶対角度検出機構を用いた検出方法であって、１回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出部の減速比１／ＬのＬの値の小数部分αを、
α≠β／ｎ  （０≦β≦ｎ−１、β：整数）
とする多回転絶対角度検出方法。
【請求項１３】
請求項６に記載の多回転絶対角度検出機構を用いた検出方法であって、多回転検出部の減速比１／ＬのＬを非整数、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出部の減速比１／ＬのＬの値をＬ＝ｒ＋１／（２ｎ）とする多回転絶対角度検出方法。
【請求項１４】
請求項６に記載の多回転絶対角度検出機構を用いた検出方法であって、多回転検出部の減速比１／ＬのＬを非整数、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出部の減速比１／ＬのＬの値における小数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）（０≦ａ＜ｎ，ａ：整数）とする多回転絶対角度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリングの絶対的な舵角などを検出する多回転絶対角度検出機構および検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の多回転絶対角度検出機構として、ウォームとウォームホイールを組み合わせた減速機構や、平歯車を並べた減速機構を用いて、１回転以内の絶対角度を検出するエンコーダと多回転量を検出するエンコーダから得られる出力信号を信号処理回路で合成し、多回転絶対角度を検出するようにしたものが提案されている（特許文献１，２）。
【０００３】
また、ステアリングの舵角検出に用いられるものとして、ステアリングシャフトと同軸的に大径のギヤを設けると共に、この大径ギヤと噛合する小径ギヤを設け、大径ギヤの外周部に９０度の間隔を隔てて配置された磁石を検出する基準位置センサの出力信号と、小径ギヤに設けられた回転角度検出用磁石の磁力線を検出する磁気センサの出力信号とに基づいて、ステアリングシャフトの回転角度を求めるようにしたものも提案されている（特許文献３）。
【０００４】
さらには、遊星歯車機構の出力軸の回転をセンサで検出することにより、遊星歯車機構の入力軸に直結される被測定物の多回転絶対角度を検出するように構成したものも提案されている（特許文献４）。
【特許文献１】特開２００１−２８９６７１号公報
【特許文献２】特開２００４−４５０８３号公報
【特許文献１】特開２００３−３４４００９号公報
【特許文献２】特開２００２−３４０５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ウォームとウォームホイールを組み合わせた減速機構を用いる特許文献１に開示の構成のものでは、減速比を大きくとれるものの、軸が直交するので構造が複雑になり機構のスペースも大きくなる。
【０００６】
また、平歯車を並べた減速機構を用いる特許文献２に開示の構成のものでは、センサ設置のために機構の径方向のスペースが大きくなる。また、複数の軸を有するので軸受設置スペースを要し、構造が複雑になる。
【０００７】
遊星歯車機構を用いる特許文献４に開示の構成のものでは、ギヤの個数が増え、さらにそれらギヤ（特に遊星ギヤ）をどのように支持するかが課題となる。また、減速比を稼ごうとすると、機構の径方向のスペースが大きくなる。
【０００８】
また、上記した各減速機を用いた多回転絶対角度検出機構では、減速比分の回転数（例えば減速比が１／５であれば５回転分）しか検出することができない。
【０００９】
この発明の目的は、コンパクトに構成でき、かつ広範囲な多回転絶対角度検出が可能な多回転絶対角度検出機構、およびこの多回転絶対角度検出機構を用いた検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の多回転絶対角度検出機構は、回転軸に固定した偏心リングと、固定部材に設置され内向きの歯を持つ内歯付き部材と、外向きの歯を持ち上記内歯付き部材に噛み合うことで、上記偏心リングの偏心回転中心上を減速比１／Ｌ（Ｌ：１以上の任意の値）で減速回転する外歯付き部材と、この外歯付き部材から回転伝達され上記偏心回転中心上の外歯付き部材の回転と等しい速度で上記回転軸上を上記減速比１／Ｌで減速回転する減速部材とからなる減速機構を備え、上記減速部材に１回転に１山の正弦波または鋸波を出力する回転検出手段である多回転検出部の被検出部を設置し、この被検出部と対向するように上記多回転検出部の検出部を固定部材に設置したことを特徴とする。
この構成によると、偏心リング、内歯付き部材、および外歯付き部材からなる内接噛合遊星歯車機構と、外歯付き部材および減速部材からなる等速度内歯車機構とで高減速比の減速機構が構成される。そのため、上記減速機構の減速部材の絶対位置を検出することで、広範囲な多回転絶対角度の検出が可能となる。また、減速機構に、上記内接噛合遊星歯車機構と等速度内歯車機構とを用いることで、軸貫通型の多回転絶対角度検出機構が構成できる。これらのため、軸貫通型の減速機構で高減速比が得られ、そのためコンパクトな構成で広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。
【００１１】
この発明において、上記被検出部を磁気エンコーダとし、上記検出部をホールＩＣの組み込まれたセンサハウジングとしても良い。これにより多回転検出部を簡易な構成のものとできる。
また、上記被検出部をレゾルバのロータ、上記検出部をレゾルバのステータとしても良い。レゾルバを用いると、高精度の検出が可能となる。
また、上記内歯付き部材を内歯車、外歯付き部材を平歯車としても良い。この場合、簡易な構成となる。
【００１２】
この発明において、上記減速部材と固定部材とに、互いに当接して上記減速部材の回転範囲を限定する係合部をそれぞれ設けても良い。この係合部を設けることで、減速部材の回転を、多回転検出部による絶対角度検出が可能な１回転の範囲内に限定することができる。
【００１３】
この発明において、上記回転軸に、１回転にｎ山（n=1,2,3 …）の正弦波または鋸波を出力する回転検出器である１回転検出部の被検出部となる１回転検出用被検出部を設置し、この１回転検出用被検出部に対向して、上記１回転検出部の検出部である１回転検出用検出部を設置しても良い。
このように多回転検出部と１回転検出部とを設けた場合、多回転検出部の出力信号により回転軸の回転数（整数値）を判別し、その回転数と１回転検出部の出力信号を用いることにより、より一層高精度な多回転絶対角度検出を行うことができる。
また、多回転検出部は、上記のように内接噛合遊星歯車機構と等速度内歯車機構とでなる減速機構に対して設け、多回転検出部と同軸上に１回転検出部を組み合わせるため、コンパクトな構成でより高精度な多回転絶対角度検出が行える。
【００１４】
上記１回転検出部を設ける場合に、１回転検出用被検出部を磁気エンコーダ、１回転検出用検出部をホールＩＣの組み込まれたセンサハウジングとしても良い。これにより簡単な構成で１回転検出部を設けることができる。
また、１回転検出部を設ける場合に、１回転検出用被検出部と多回転検出用被検出部を磁気エンコーダとし、１回転検出用検出部と多回転検出用検出部をホールＩＣの組み込まれたセンサハウジングとし、１回転検出用検出部と多回転検出用検出部におけるセンサハウジングを互いに一体に成形されたものとしても良い。このように１回転検出用検出部と多回転検出用検出部におけるセンサハウジングを互いに一体に形成されたものとすることにより、検出部の構成をコンパクト化できる。
１回転検出部を設ける場合に、その１回転検出用被検出部をレゾルバのロータ、上記１回転検出用検出部をレゾルバのステータとしても良い。レゾルバを用いると、精度の良い回転検出が行える。
【００１５】
この発明において、多回転検出部または１回転検出部から出力される信号を理想波形に補正する手段を用いても良い。この補正手段を用いることにより、多回転検出部または１回転検出部の出力特性が綺麗な鋸波または正弦波等となっていなくても、精度良く角度検出することができる。上記補正手段は、例えば電気的に補正するものとしても良い。
【００１６】
この発明の多回転絶対角度機構において、上記多回転絶対角度検出機構をステアリングの舵角センサとして用いても良い。
ステアリングの舵角センサは、±数回転の絶対角度検出が要求されるため、この発明のコンパクトな構成で広範囲の多回転絶対角度検出が可能という効果が有効に発揮される。      
【００１７】
この発明の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度機構を用いる検出方法であって、１回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出部の減速比１／ＬのＬの値の小数部分αを、
α≠β／ｎ  （０≦β≦ｎ−１、β：整数）
とする方法である。
１回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数ｎに合わせて多回転検出のための減速機構の減速比１／Ｌを適切な値に設定すれば、正方向回転と負方向回転の判別が行えるため、減速比の２倍の回転数まで検出することが可能である。例えば減速比が１／５であれば１０回転分を検出できる。
減速比１／ＬのＬの値の小数部分αを、
α≠β／ｎ  （０≦β≦ｎ−１、β：整数）
とすると、±Ｌ回転に渡る広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。
回転方向の正負の判別で回転角度の検出範囲を増加させるため、減速機構自体の減速比を上げる必要がなく、コンパクトな構成で広範囲の多回転絶対角度検出が可能となる。
【００１８】
この発明における他の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度機構を用いた検出方法であって、多回転検出部の減速比１／Ｌを非整数、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出部の減速比１／ＬのＬの値をＬ＝ｒ＋１／（２ｎ）とする方法である。
減速比１／ＬのＬの値を、Ｌ＝ｒ＋１／（２ｎ）と選定すると、１回転検出部における正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も最大限に利用できる。そのため、回転方向、回転数の判別が容易となり、したがって減速機構に遊びがあったり、信号にノイズが載っても、多回転絶対角度検出が精度良く行える。
【００１９】
この発明のさらに他の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度検出機構を用いた検出方法であって、多回転検出部の減速比１／ＬのＬを非整数、検出する回転数範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出部の減速比１／ＬのＬの値における小数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）（０≦ａ＜ｎ，ａ：整数）とする方法である。
このように減速比１／ＬのＬの値における小数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）（０≦ａ＜ｎ，ａ：整数）とした場合も、１回転検出部における正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も最大限に利用できる。そのため、回転方向、回転数の判別が容易となり、したがって減速機構に遊びがあったり、信号にノイズが載っても、多回転絶対角度検出が精度良く行える。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の多回転絶対角度検出機構は、回転軸に固定した偏心リングと、固定部材に設置され内向きの歯を持つ内歯付き部材と、外向きの歯を持ち上記内歯付き部材に噛み合うことで、上記偏心リングの偏心回転中心上を減速比１／Ｌ（Ｌ：１以上の任意の値）で減速回転する外歯付き部材と、この外歯付き部材から回転伝達され上記偏心回転中心上の外歯付き部材の回転と等しい速度で上記回転軸上を上記減速比１／Ｌで減速回転する減速部材とからなる減速機構を備え、上記減速部材に１回転に１山の正弦波または鋸波を出力する回転検出手段である多回転検出部の被検出部を設置し、この被検出部と対向するように上記多回転検出部の検出部を固定部材に設置したため、コンパクトに構成でき、かつ広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。
上記回転軸に、１回転にｎ山（n=1,2,3 …）の正弦波または鋸波を出力する回転検出器である１回転検出部の被検出部となる１回転検出用被検出部を設置し、この１回転検出用被検出部に対向して、上記１回転検出部の検出部である１回転検出用検出部を設置した場合は、より一層高精度な多回転絶対角度検出を行うことができる。
この発明の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度検出機構を用いた検出方法であって、１回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出部の減速比１／ＬのＬの値の小数部分αを、
α≠β／ｎ  （０≦β≦ｎ−１、β：整数）
とするため、±Ｌ回転に渡る広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。
この発明の他の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度検出機構を用いた検出方法であって、多回転検出部の減速比１／ＬのＬを非整数、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出部の減速比１／ＬのＬの値をＬ＝ｒ＋１／（２ｎ）とするため、１回転検出部における正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も最大限に利用できて、回転方向、回転数の判別が容易となり、減速機構の遊びや信号のノイズにかかわらず、多回転絶対角度検出が精度良く行える。  この発明のさらに他の多回転絶対角度検出方法は、この発明の多回転絶対角度検出機構を用いた検出方法であって、多回転検出部の減速比１／ＬのＬを非整数、検出する回転数の範囲を±ｒ（ｒ：整数）、１回転検出部の回転角度検出装置が出力する正弦波または鋸波の山数をｎ（n=1,2,3 …）とし、多回転検出部の減速比１／ＬのＬの値における小数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）（０≦ａ＜ｎ，ａ：整数）とするため、この場合も、１回転検出部における正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も最大限に利用できて、回転方向、回転数の判別が容易となり、減速機構の遊びや信号のノイズにかかわらず、多回転絶対角度検出が精度良く行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この多回転絶対角度検出機構１は、例えばステアリングの舵角センサとして用いられるものであって、回転軸８の回転を減速回転に変換する減速機構２と、この減速機構２で変換された減速回転を検出する多回転検出部３とで構成される。回転軸８は、固定部材９に軸受（図示せず）などで回転自在に支持されている。
【００２２】
減速機構２は、回転軸８に固定された偏心リング４と、前記固定部材９の内周に回転軸８と同心に設置された内歯付き部材５と、この内歯付き部材５に噛み合うことで前記偏心リング４の偏心回転中心Ｏ’回りに回転する外歯付き部材６と、減速部材７とからなる。減速部材７は、回転軸８の外周に回転自在に設けられ、外歯付き部材６から回転伝達されて外歯付き部材６と等しい速度で回転する。
【００２３】
回転軸８の外周には円筒状のロータハウジング１０が圧入または接着により固定され、このロータハウジング１０の外周に前記偏心リング４が圧入または接着により固定されている。偏心リング４は、ロータハウジング１０に嵌合する内周面に対して外周面が偏心しており、外周円の中心である偏心回転中心Ｏ’が、回転軸８の軸心Ｏに対して、偏った位置となる。これにより偏心リング４は、回転軸８と共に回転するときに外周面が偏心回転を行う。
外歯付き部材６は外向きの歯を持つ平歯車からなり、偏心リング４の外周に回転自在に嵌合することで、偏心回転中心Ｏ’回りに回転する。図１では図示しないが、外歯付き部材６を回転自在とするために、軸受を介して外歯付部材６を偏心リング４に設けるのが望ましい。この場合の軸受として滑り軸受を用いれば、偏心リング４への外歯付き部材６の設置構造をよりコンパクトにできる。
【００２４】
固定部材９の内周には円筒状のステータハウジング１１が圧入または接着により固定され、このステータハウジング１１の内周に前記内歯付き部材５が圧入または接着により固定されている。内歯付き部材５は内向きの歯を持つ内歯車からなる。なお、固定部材９の内周へのステータハウジング１１の固定や、前記回転軸８の外周への前記ロータハウジング１０の固定は、固定部材９の内周や回転軸８の外周にステータハウジング１１やロータハウジング１０の軸方向の位置決めを行う段部を設けて、ボルト等で固定するようにしても良い。
【００２５】
内歯付き部材５の内向きの歯に、外歯付き部材６の外向きの歯が噛み合うことで、回転軸８の回転に伴い、外歯付き部材６が偏心回転中心Ｏ’回りに回転軸８の回転方向と反対方向に所定の減速比１／Ｌ（Ｌ：１以上の任意の値）で減速回転する。この場合の内歯付き部材５と外歯付き部材６の関係は、一般に広く知られている内接噛合遊星歯車機構を構成するものである。外歯付き部材６の歯数をＺ1 、内歯付き部材５の歯数をＺ2 とすると、減速比は（Ｚ2 −Ｚ1 ）／Ｚ1 となる。なお、ここでは歯数の差の小さい外歯付き部材６と内歯付き部材５を噛み合わせて減速させているが、歯が噛み合うものであれば、内歯付き部材５および外歯付き部材６の歯形状はどのようなものであっても構わない。
前記外歯付き部材６の側面には、軸方向に向けて突出する複数本の係合ピン１２が、周方向に所定の間隔を開けて等配されている。
【００２６】
前記減速部材７は、ロータハウジング１０の外周に回転自在に外嵌する環状部材であって、ロータハウジング１０の外周に嵌まる円筒部７ａと、この円筒部７ａの一端から外径側に延びるフランジ部７ｂとでなる。そのフランジ部７ｂが外歯付き部材６の係合ピン１２と軸方向に対向するように、偏心リング４に隣接して減速部材７が配置される。
【００２７】
減速部材７におけるフランジ部７ｂの外歯付き部材６と対向する側面には、図２に示すように前記各係合ピン１２の係合する複数の案内凹部１３が、周方向に所定の間隔を開けて配置されている。案内凹部１３は、偏心回転中心Ｏ’回りに回る係合ピン１２の案内凹部１３内での変位が許容されるように、係合ピン１２の軸径よりも十分大きい径の円形孔に形成されている。このように外歯付き部材６の係合ピン１２が減速部材７の案内凹部１３に係合することにより、外歯付き部材６の回転と等しい速度で回転軸８上を減速部材７が回転する。この場合の外歯付き部材６と減速部材７の関係は、一般に広く知られている等速度内歯車機構を構成する。なお、この機構において、前記係合ピン１２を減速部材７に設け、前記案内凹部１３を外歯付き部材６に設けても良い。図１では図示しないが、減速部材７を回転自在とするために、軸受を介して減速部材７をロータハウジング１０に設けるのが望ましい。この場合の軸受として滑り軸受を用いれば、ロータハウジング１０への減速部材７の設置構造をよりコンパクトにできる。
【００２８】
外歯付き部材６は偏心回転中心Ｏ’回りに減速回転するので、この回転角度を直接検出することは困難であるが、上記構成により外歯付き部材６の回転が回転軸８の軸心Ｏ回りに回転する減速部材７に伝達されることから、減速部材７の回転を検出することで間接的に外歯付き部材６の減速回転を容易に検出することができる。
【００２９】
多回転検出部３は、前記減速部材７における円筒部７ａの外周に設けられた被検出部１４と、この被検出部１４と対向するように固定部材９側のステータハウジング１１の内周に設けられた検出部１５とでなる。多回転検出部３は、減速部材７が１回転する間に、検出部１５が１山の正弦波または鋸波を出力する。多回転検出部３は、例えば被検出部１４として磁気エンコーダを、検出部１５としてホールＩＣを９０°位相差で配置したセンサハウジングを用いて構成される。あるいは、例えば被検出部１４としてレゾルバのロータを、検出部１５としてレゾルバのステータを用いて構成される。
【００３０】
図３に示すように、減速部材７におけるフランジ部７ｂの外周、およびこれに径方向に対向するステータハウジング１１の内周に、互いに当接して減速部材７の回転を、多回転検出部３による絶対角度検出が可能な１回転の範囲内に限定する一対の係合部１６，１７を設けると、回転範囲を限定できる。
【００３１】
次に、上記構成の多回転絶対角度検出機構１の動作を説明する。回転軸８が回転すると、偏心リング４の外周に回転自在に設けられた外歯付き部材６が内歯付き部材５に噛み合いながら、回転軸８の回転方向と逆方向に減速比１／Ｌで減速回転する。その減速回転はロータハウジング１０の外周に回転自在に設けられた減速部材７に等速度で伝達される。減速部材７の１回転内の絶対角度は、多回転検出部３の検出部１５の出力波形から検出できる。回転軸８の回転は、減速機構２により減速比１／Ｌで減速回転されて減速部材７の回転に変換されるので、減速部材７の１回転は回転軸８のＬ回転に相当する。そこで、多回転検出部３の検出部１５の出力波形から、回転軸８のＬ回転以内の絶対角度を検出することができる。
【００３２】
このように、この多回転絶対角度検出機構１では、偏心リング４、内歯付き部材５、および外歯付き部材６からなる内接噛合遊星歯車機構と、外歯付き部材６および減速部材７からなる等速度内歯車機構とで高減速比の減速機構２が構成されるので、コンパクトな軸貫通型に構成できて、高い減速比が得られ、広範囲な多回転絶対角度検出が可能となる。
【００３３】
図４は、この発明の他の実施形態を示す。この多回転絶対角度検出機構１Ａは、図１の実施形態において、多回転検出部３とは別に、回転軸８の１回転を検出する１回転検出部１８を設けたものである。１回転検出部１８は、回転軸８側のロータハウジング１０の外周に設けられた被検出部１９と、この被検出部１９に対向して固定部材９側のステータハウジング１１の内周に設けられた検出部２０とでなる。１回転検出部１８は、回転軸８が１回転する間に、検出部２０はｎ山（ｎ＝１，２，３…）（すなわちｎは自然数）の正弦波または鋸波を出力する。１回転検出部１８は、例えば被検出部１９として磁気エンコーダを、検出部２０としてホールＩＣを９０°位相差で配置したセンサハウジングを用いて構成される。あるいは、例えば被検出部１９としてレゾルバのロータを、検出部２０としてレゾルバのステータを用いて構成される。図４では、被検出部１９をレゾルバのロータ、検出部２０をレゾルバのステータとした例を示している。その他の構成は図１の実施形態の場合と同じである。
【００３４】
図１に示した実施形態では、減速部材７が１回転する間、つまり回転軸８がＬ回転する間に、多回転検出部３における検出部１５は１山の正弦波または鋸波を出力するだけであるため、高精度の絶対角度検出を期待することができない。これに対して、この実施形態の多回転絶対角度検出機構１Ａでは、多回転検出部３により回転軸８の回転数を判別でき、１回転検出部１８により回転軸８の回転絶対角度を１／ｎ回転間隔で検出できるので、高精度な多回転の絶対角度検出を行うことができる。
【００３５】
図５は、図４の実施形態の多回転絶対角度検出機構１Ａを用いた多回転絶対角度検出方法の一例の説明図を示す。この多回転絶対角度検出方法では、図４の多回転絶対角度検出機構１Ａにおいて、１回転検出部１８が出力１Ｘのレゾルバなどからなり、回転軸８の１回転に１山の鋸波Ｓ１を検出する。減速機構２の減速比は１／５とする。多回転検出部３も出力１Ｘのレゾルバなどからなり、減速部材７の１回転に１山の鋸波Ｓ２を検出するものとしている。つまり、ここでは回転軸８が５回転すると、１回転検出部１８から５回の鋸波Ｓ１が検出され、多回転検出部３から１回の鋸波Ｓ２が検出される。この場合、多回転検出部３の出力信号Ｓ２により回転軸８の回転数を判別できるため、その回転数と１回転検出部１８の出力信号Ｓ１を用いて５回転以内の絶対角度を精度良く算出することができる。
【００３６】
ところで、図５に示した多回転絶対角度検出方法のように、減速機構２の減速比１／ＬにおけるＬをＬ＝５のように整数に設定した場合、Ｌ回転（一方の回転方向でのＬ回転）以内の絶対角度しか検出できない。そこで、図６では、図４の実施形態の多回転絶対角度検出機構１Ａを用いて、回転軸８の±Ｌ回転（正負両回転方向でのＬ回転）以内の絶対角度の検出が可能な多回転絶対角度検出方法の一例を示す。
【００３７】
この多回転絶対角度検出方法では、図４の多回転絶対角度検出機構１Ａにおいて、１回転検出部１８が出力１Ｘのレゾルバなどからなり、回転軸８の１回転に１山の鋸波Ｓ１を検出する。減速機構２の減速比は、１／５．５とする。多回転検出部３も出力１Ｘのレゾルバなどからなり、減速部材７の１回転に１山の鋸波Ｓ２を検出するものとしている。上記の減速比１／５．５では、回転軸８が５回転すると、１回転検出部１８から５回の鋸波Ｓ１が検出され、多回転検出部３から５／５．５回の鋸波Ｓ２が検出される。この場合、多回転検出部３の出力値Ｓ２が正側回転と負側回転とで同じであっても、１回転検出部１８の出力値Ｓ１は正側回転と負側回転とで異なる。そのため、正側回転か負側回転かを判別することができる。
一般に、１回転検出部１８から出力される山の数をｎ（自然数）とした場合、多回転検出部３の減速比１／ＬのＬの小数部分αを、
α≠β／ｎ  （０≦β≦ｎ−１、β：整数）
とすればよい。αは０≦α＜１の範囲で計算される。
特に、１回転検出部１８から回転軸８の１回転に１回の鋸波Ｓ１を出力する本実施形態の場合、減速比を１／５．５に設定すると、１回転検出部１８の出力値Ｓ１の正側回転での値と負側回転での値の差が最大となり（電源圧Ｖc の半分）、正負判定を容易に行うことができる。
【００３８】
一般的に、１回転検出部１８から出力される鋸波Ｓ１の数ｎに合わせて、減速機構２の減速比１／ＬにおけるＬ（Ｌ：非整数）の値を、次式に示すように設定すれば、回転軸８の±ｒ回転（ｒ：任意数）を検出する場合に、１回転検出部１８の出力値Ｓ１の正側回転での値と負側回転での値の差が最大となり、正負判定を容易に行うことができる。
Ｌ＝ｒ＋１／（２ｎ）
【００３９】
勿論、減速比１／ＬにおけるＬの値を、実際に検出した回転数より大きい値として、そのＬの値の小数部分だけ１／（２ｎ）の値に合わせても良い。また、Ｌの値の小数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）（０≦ａ＜ｎ，ａ：整数）としても良い。また、検出回転数ｒが整数でない場合は、これまで記載した条件を満たし、さらにＬ≧ｒとなるように減速比１／Ｌを選定すれば良い。
上記のように減速比１／ＬにおけるＬの値の小数部分だけ１／（２ｎ）の値に合わせ、またはＬの値の小数部分をａ／ｎ＋１／（２ｎ）とした場合は、１回転検出部１８における正側回転の信号と負側回転の信号の位相差が最大となり、多回転検出部の信号も最大限に利用できる。そのため、回転方向、回転数の判別が容易となり、したがって減速機構に遊びがあったり、信号にノイズが載っても、多回転絶対角度検出が精度良く行える。
【００４０】
このような方式を用いると、最終的な多回転の絶対角度の精度は１回転検出部１８の精度と同等となる。例えば、１回転検出部１８にレゾルバを用いた場合、一般に出力波形Ｓ１の山数ｎが多くなるほど角度算出精度はよくなると言われている。なお、1 回転検出部１８の出力波形Ｓ１の山数ｎを１＜ｎとすると、正負の回転数を判別する以外に、１回転検出部１８の出力波形Ｓ１が何個目の山に相当するのかを判別する必要があり、多回転検出部３の精度も要求される。
【００４１】
以上の説明では、１回転検出部１８として、鋸波の検出信号を出力するもの（例えばレゾルバ）を用いた場合について説明を行ったが、その他にも、例えば、１回転検出部１８の検出部２０として、９０度位相差で配置された２つのホールＩＣを用い、1 回転で１周期となる位相差９０度の正弦波状の信号ａ，ｂを検出し（ａ：正弦波，ｂ：余弦波）、電源電圧Ｖc の半分の値Ｖc ／２を０として、ａ／ｂと各出力の象限判別より１回転の絶対角度を算出してもよい。
【００４２】
また、上記した検出方法において、多回転検出部３や１回転検出部１８から出力される信号について、補正テーブルを持ち電気的に補正するようにしても良い。この補正は、多回転検出部３や１回転検出部１８の出力特性により、出力波形が崩れている場合に、理想形状の鋸波や正弦波に補正するデータを補正テーブルに持ち、そのデータで補正する処理とされる。この場合にはさらに絶対角度検出精度の向上が可能となる。
【００４３】
図５は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この多回転絶対角度検出機構１Ａは、図４の実施形態において、１回転検出部１８を、磁気エンコーダからなる被検出部１９と、ホールＩＣを９０°位相差で配置したセンサハウジングからなる検出部２０とで構成している。また、ここでは、多回転検出部３も、磁気エンコーダからなる被検出部１４と、ホールＩＣを９０°位相差で配置したセンサハウジングからなる検出部１５とで構成している。また、ロータハウジング１０とステータハウジング１１は、多回転検出部３側と１回転検出部１８側で分離している。つまり、多回転検出部３側にはロータハウジング１０ａとステータハウジング１１ａ、１回転検出部１８側にはロータハウジング１０ｂとステータハウジング１１ｂを設けているため、多回転検出部３と１回転検出部１８とを分離して設置でき、設計の自由度が増す。その他の構成は図４の実施形態と同様である。
【００４４】
図４や図５の実施形態で多回転検出部３および１回転検出部１８にホールＩＣを９０°位相差で配置したセンサハウジングを用いた場合、多回転検出部３および１回転検出部１８の両検出部１５，２０となるセンサハウジングを互いに一体に成形されたものとしても良く、これにより両検出部１５，２０をコンパクトに構成できる。
【００４５】
なお、上記各実施形態では、回転軸８やハウジング等の固定部材９に固定したロータハウジング１０やステータハウジング１１に各部品を設けた場合を示したが、これに限らず、回転軸８や固定部材９の形状を変更することで、回転軸８や固定部材９に各部品を直接設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る多回転絶対角度検出機構の断面図である。
【図２】図１におけるII−II矢視断面図である。
【図３】同多回転絶対角度検出機構における回転範囲限定機構の側面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る多回転絶対角度検出機構の断面図である。
【図５】同多回転絶対角度検出機構を用いた多回転絶対角度検出方法の一例を示す説明図である。
【図６】同多回転絶対角度検出機構を用いた多回転絶対角度検出方法の他のを示す説明図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る多回転絶対角度検出機構の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１Ａ…多回転絶対角度検出機構
２…減速機構
３…多回転検出部
４…偏心リング
５…内歯付き部材
６…外歯付き部材
７…減速部材
８…回転軸
９…固定部材
１４…多回転検出部の被検出部
１５…多回転検出部の検出部
１６，１７…係合部
１８…１回転検出部
１９…１回転検出部の被検出部
２０…１回転検出部の検出部
Ｏ…回転軸の回転中心
Ｏ’…偏心リングの偏心回転中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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