(57)【要約】【課題】  従来よりも小型の回転角センサを提供すること。【解決手段】  基板７の表面側に設けられ、ステアリングシャフトに連動して回転する検出用ギア５、６と、基板７の表面に設けられた開口部８、９と、開口部８、９に設けられ、検出用ギア５、６の絶対角度を検出する磁気センサ１０、１１と、磁気センサ１０、１１による検出結果に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出する演算装置と、を回転角センサ１に備えさせた。【選択図】      図１
2006098235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面側に設けられ、所定の基準回転体に連動して回転する検出用回転体と、
前記基板の表面に設けられた開口部と、
前記開口部に設けられ、前記検出用回転体の回転角度を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記基準回転体の回転角度を算出する演算手段と、を備えることを特徴とする回転角センサ。
【請求項２】
請求項１記載の回転角センサにおいて、
前記検出手段のうち、前記検出用回転体に対向する部分は、前記開口部に設けられることを特徴とする回転角センサ。
【請求項３】
請求項１または２記載の回転角センサにおいて、
前記開口部は、前記基板の裏面まで貫通しており、
前記検出手段は、前記開口部に設けられる検出本体部と、前記検出本体部の外側に突出し、且つ、前記基板の裏面に固定された突出部と、を備えることを特徴とする回転角センサ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の回転角センサにおいて、
前記検出用回転体は、磁石を備え、
前記検出手段は、前記磁石から発生する磁界のうち、前記検出手段の法線方向の磁界を検出することで、前記検出用回転体の回転角度を検出することを特徴とする回転角センサ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の回転角センサにおいて、
前記基準回転体は、車両のステアリングシャフトであることを特徴とする回転角センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両に搭載され、ステアリングシャフトの絶対角度を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１）。ここで、ある回転体の絶対角度とは、回転体の回転範囲内で一意に定まる回転体の回転角度を意味する。例えば、ステアリングシャフトの見かけ上の回転角度が１０（ｄｅｇ）の場合、ステアリングシャフトの絶対角度は、ステアリングシャフトの回転数に応じて１０（ｄｅｇ）、３７０（ｄｅｇ）、７３０（ｄｅｇ）、…となる。
【０００３】
図３は、従来の回転角センサ１００を示す概略図である（特許文献１参照）。図３に示すように、回転角センサ１００は、メインギア１０１と、検出用ギア１０２、１０３と、磁気センサ１０４、１０５と、基板１０６と、演算装置１０８を備える。
【０００４】
メインギア１０１は、ステアリングシャフトと一体となって回転する。検出用ギア１０２は、メインギア１０１に連動して回転するギア本体部１０２ａと、ギア本体部１０２ａの回転軸に設けられ、ギア本体部１０２ａと共に回転する磁石１０２ｂを備える。同様に、検出用ギア１０３は、メインギア１０１に連動して回転するギア本体部１０３ａと、ギア本体部１０３ａの回転軸に設けられ、ギア本体部１０３ａと共に回転する磁石１０３ｂを備える。  
図４は、磁気センサ１０４の周辺の構成を示す断面図である。図４に示すように、検出用ギア１０２と基板１０６との間に空間１０９が形成されており、この空間１０９に磁気センサ１０４が設けられている。ここで、空間１０９を形成することとしたのは、磁気センサ１０４と検出用ギア１０２（特に、磁石１０２ｂ）とが互いに干渉しないようにするためである。
【０００５】
また、磁気センサ１０４は、磁石１０２ｂから発生する磁界を検出することで、検出用ギア１０２の絶対角度を０〜１８０（ｄｅｇ）の範囲で検出して検出信号を出力する。
【０００６】
磁気センサ１０５の周辺の構成は、磁気センサ１０４の周辺の構成と同様である。また、磁気センサ１０５は、磁石１０３ｂから発生する磁界を検出することで、検出用ギア１０３の絶対角度を０〜１８０（ｄｅｇ）の範囲で検出して検出信号を出力する。
【０００７】
図３に示す演算装置１０８は、磁気センサ１０４、１０５から出力された検出信号に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出し、算出した結果に関する絶対角度信号を車両側の上位システムに出力する。
【特許文献１】特開２０００−２８３７０４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した技術では、基板１０６と検出用ギア１０２、１０３との間に空間（例えば、図４に示す空間１０９）を形成する必要があったので、回転角センサ１００の小型化に限界があった。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その主に目的とするところは、従来よりも小型の回転角センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本願特許請求の範囲に記載の発明は、基板の表面側に設けられ、所定の基準回転体に連動して回転する検出用回転体と、基板の表面に設けられた開口部と、開口部に設けられ、検出用回転体の回転角度を検出する検出手段と、検出手段による検出結果に基づいて、基準回転体の回転角度を算出する演算手段と、を備えることを主な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本願特許請求の範囲に記載の発明によれば、主に以下の効果を得ることが出来る。即ち、開口部に検出手段が設けられているので、基板と検出用回転体との間に形成される空間を従来よりも小さくすることができる。したがって、回転角センサを従来よりも小型にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、本実施の形態に係る回転角センサ１の構成及び各構成要素の主な機能を説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る回転角センサ１を示す分解斜視図である。図１に示すように、回転角センサ１は、上部ハウジング２と、下部ハウジング３と、メインギア４と、検出用ギア（検出用回転体）５、６と、基板７と、開口部８、９と、磁気センサ（検出手段）１０、１１と、図示しない演算装置（演算手段）を備える。
【００１４】
上部ハウジング２及び下部ハウジング３は、ステアリングシャフトに取り付け可能に貫通穴が設けられ、且つ、回転角センサ１のケース１ａを構成する。そして、ケース１ａの内部に、メインギア４と、検出用ギア５、６と、基板７と、開口部８、９と、磁気センサ１０、１１と、演算装置が収納される。また、下部ハウジング３は、リング形状の突起部３ａ、３ｂを備える。
【００１５】
メインギア４は、リング形状となっており、その内側にステアリングシャフト（基準回転体）が固定される。また、メインギア４の上端部の外径は、上部ハウジング２の内径に一致し、メインギア４の下端部の外径は、下部ハウジング３の内径に一致する。そして、メインギア４の上端部が上部ハウジング２の内側にはめ込まれ、メインギア４の下端部が下部ハウジング３の内側にはめ込まれている。これにより、メインギア４は、ステアリングシャフトに連動して回転する。
【００１６】
検出用ギア５は、ギア本体部５ａと、磁石５ｂを備える。ギア本体部５ａはリング形状となっており、且つ、ギア本体部５ａの下端部の外径は、突起部３ａの内径に一致する。そして、ギア本体部５ａの下端部は、突起部３ａの内側にはめ込まれている。また、ギア本体部５ａはメインギア４にかみ合っている。これにより、ギア本体部５ａは、メインギア４に連動して回転する。磁石５ｂは、ギア本体部５ａの回転軸ｃ１に垂直な方向に２極に着磁された磁石であり、ギア本体部５ａの回転軸ｃ１に設けられる。そして、磁石５ｂは、ギア本体部５ａと共に回転する。
【００１７】
同様に、検出用ギア６は、ギア本体部６ａと、磁石６ｂを備える。ギア本体部６ａはリング形状となっており、ギア本体部６ａの下端部の外径は、突起部３ｂの内径に一致する。そして、ギア本体部６ａの下端部は、突起部３ｂの内側にはめ込まれている。また、ギア本体部６ａはメインギア４にかみ合っている。これにより、ギア本体部６ａは、メインギア４に連動して回転する。磁石６ｂは、ギア本体部６ａの回転軸ｃ２に垂直な方向に２極に着磁された磁石であり、ギア本体部６ａの回転軸ｃ２に設けられる。そして、磁石６ｂは、ギア本体部６ａと共に回転する。
【００１８】
基板７は、リング形状となっている。また、基板７の内側にメインギア４が配置され、基板７の表面は検出用ギア５、６に対向している。
【００１９】
開口部８は、基板７の表面のうち、磁石５ｂに対向する位置に設けられ、且つ、基板７の裏面まで貫通している。
【００２０】
同様に、開口部９は、基板７の表面のうち、磁石６ｂに対向する位置に設けられ、且つ、基板７の裏面まで貫通している。
【００２１】
図２は、磁気センサ１０、１１の周辺の構成を示す断面図である。図２に示すように、磁気センサ１０は、センサ本体部（検出本体部）１０ａと、端子（突出部）１０ｂを備える。
【００２２】
センサ本体部１０ａは、開口部８に設けられる。また、センサ本体部１０ａは、磁石５ｂから発生する磁界のうち、磁気センサ１０の法線方向の磁界を検出することで、検出用ギア５の絶対角度を、０〜３６０［ｄｅｇ］の範囲で検出する。そして、センサ本体部１０ａは、当該検出された絶対角度に対応するデジタル信号を演算装置に出力する。なお、磁気センサ１０の法線方向は、ギア本体部５ａの回転軸ｃ１の方向である。
【００２３】
端子１０ｂは、センサ本体部１０ａの外側に突出しており、且つ、基板７の裏面に固定されている。
【００２４】
同様に、磁気センサ１１は、センサ本体部（検出本体部）１１ａと、端子（突出部）１１ｂを備える。
【００２５】
センサ本体部１１ａは、開口部９に設けられる。また、センサ本体部１１ａは、磁石６ｂから発生する磁界のうち、磁気センサ１１の法線方向の磁界を検出することで、検出用ギア６の絶対角度を、０〜３６０［ｄｅｇ］の範囲で検出する。そして、センサ本体部１１ａは、当該検出された絶対角度に対応するデジタル信号を演算装置に出力する。なお、磁気センサ１１の法線方向は、ギア本体部６ａの回転軸ｃ２の方向である。
【００２６】
端子１１ｂは、センサ本体部１１ａの外側に突出しており、且つ、基板７の裏面に固定されている。
【００２７】
また、磁気センサ１０の周期ａ１と磁気センサ１１の周期ａ２との最小公倍数ＬＣＭは、操舵角測定範囲以上となる。ここで、操舵角測定範囲は、ステアリングシャフトの回転範囲のうち、回転角センサ１による絶対角度算出の対象となる範囲を意味する。また、磁気センサ１０の周期ａ１は、検出用ギア５が一回転する間にステアリングシャフトが回転する角度を意味し、磁気センサ１１の周期ａ２は、検出用ギア６が一回転する間にステアリングシャフトが回転する角度を意味する。
【００２８】
最小公倍数ＬＣＭの範囲内では、デジタル信号の値の組は一意に定まるので、最小公倍数ＬＣＭが操舵角測定範囲以上となる場合、デジタル信号の値の組は操舵角測定範囲内で一意に定まる。これにより、演算装置は、磁気センサ１０、１１から与えられるデジタル信号に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を一意に算出することができる。
【００２９】
演算装置は、磁気センサ１０、１１から与えられたデジタル信号に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出し、算出した結果に関する絶対角度信号を車両側の上位システムに出力する。
【００３０】
次に、回転角センサ１の取り付け方法の一例について説明する。回転角センサ１を取り付けようとする者（以下、「作業者」と称する）は、まず、メインギア４の内側にステアリングシャフトを通す。次いで、作業者は、図２に示すように、回転角センサ１を、コンビネーションスイッチ２０とブラケット２１との間に配置する。ここで、ブラケット２１は、コンビネーションスイッチ２０が固定される部材である。次いで、作業者は、メインギア４をステアリングシャフトに固定する一方、必要に応じて、回転角センサ１の他の構成要素を車両内の各種部材に固定する。
【００３１】
次に、回転角センサ１の動作について説明する。まず、磁気センサ１０、１１が、検出用ギア５、６の絶対角度を検出し、検出された絶対角度に対応するデジタル信号を演算装置に出力する。次いで、演算装置は、磁気センサ１０、１１から与えられたデジタル信号に基づいて、ステアリングシャフトの絶対角度を算出し、算出した結果に関する絶対角度信号を車両側の上位システムに出力する。
【００３２】
以上により、本実施の形態では、開口部８、９に磁気センサ１０、１１が設けられているので、基板７と検出用ギア５、６との間に形成される空間を従来よりも小さくすることができる。したがって、回転角センサ１を従来よりも小型にすることができる。
【００３３】
また、端子１０ｂ、１１ｂが基板７の裏面に固定されることで、磁気センサ１０、１１が開口部８、９に設けられているので、磁気センサ１０、１１を開口部８、９に設けるために、別途部品を必要としない。したがって、この点においても、回転角センサ１を従来よりも小型にすることができる。
【００３４】
また、磁気センサ１０、１１は、磁石５ｂ、６ｂから発生する磁界のうち、磁気センサ１０、１１の法線方向の磁界を検出することで、検出用ギア５、６の絶対角度を検出するので、磁気センサ１０、１１が上記法線方向以外の方向の磁界を検出する場合よりも、磁石５ｂ、６ｂの径方向の大きさを小さくすることができる。言い換えれば、磁気センサ１０、１１が上記法線方向以外の方向の磁界を検出する場合よりも、回転角センサ１を小型にすることができる。
【００３５】
また、メインギア４は、ステアリングシャフトに連動して回転するので、回転角センサ１は、ステアリングシャフトの絶対角度を算出することができる。また、この場合、回転角センサ１を車両内に設ける必要があるところ、本実施の形態では、回転角センサ１を従来よりも小型にすることができるので、図２に示すように、コンビネーションスイッチ２０とブラケット２１との間の空間のような、車両内部の空間のうち特に狭い空間にも、回転角センサ１を設けることができる。
【００３６】
（変形例）
次に、回転角センサ１の変形例を説明する。本変形例では、磁気センサ１０、１１のうち、検出用ギア５、６に対向する部分は、開口部８、９内に納められる。
【００３７】
したがって、本変形例では、基板７と検出用ギア５、６との間に空間を形成しなくてよいので、回転角センサ１を上記実施の形態よりも小型にすることができる。即ち、図２に示すように、上記実施の形態では、磁気センサ１０、１１のうち、検出用ギア５、６に対向する部分が開口部８、９の外側に設けられている。このため、基板７と検出用ギア５、６との間に空間を形成しておき、磁気センサ１０、１１のうち、検出用ギア５、６に対向する部分をこの空間に設ける必要がある。ただし、磁気センサ１０、１１のうち、検出用ギア５、６に対向する部分以外の部分は開口部８、９に設けられるので、この空間は、従来よりも小さくなる。
【００３８】
しかし、本変形例では、磁気センサ１０、１１のうち、検出用ギア５、６に対向する部分は、開口部８、９内に納められるので、基板７と検出用ギア５、６との間に空間を形成しなくてよい。したがって、回転角センサ１を上記実施の形態よりも小型にすることができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、ステアリングシャフトの絶対角度を算出する回転角センサに本発明を適用することとしたが、他の回転角センサ（例えば、ステアリングシャフトの相対角度を検出する回転角センサ）に適用してもよい。ここで、回転体の相対角度とは、所定の基準角度を基準とした回転体の回転角度を意味する。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で回転角センサ１を変形して良いのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る回転角センサを示す分解斜視図である。
【図２】磁気センサの周囲の構成を示す断面図である。
【図３】従来の回転角センサの構成を示す平面図である。
【図４】磁気センサの周囲の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…回転角センサ
４…メインギア
５、６…検出用ギア
５ａ、６ａ…ギア本体部
５ｂ、６ｂ…磁石
７…基板
８、９…開口部
１０、１１…磁気センサ
１０ａ、１１ａ…センサ本体部
１０ｂ、１１ｂ…端子
２０…コンビネーションスイッチ
２１…ブラケット
【図１】
2006098235.tif 000003
【図２】
2006098235.tif 000004
【図３】
2006098235.tif 000005
【図４】
2006098235.tif 000006