(57)【要約】【課題】製造コストを低減することができる回転角度検出装置を提供する。【解決手段】ステアリングシャフト１２と一体的に回転する主動歯車１４には同一の軸を中心として回転する歯数の異なる第１及び第２の主動歯車部６１，６２を設けるようにした。一方、第１及び第２の従動歯車１５，１６の歯数をそれぞれ同じとし、それら第１及び第２の従動歯車１５，１６を第１及び第２の主動歯車部６１，６２にそれぞれ噛合させるようにした。このため例えば歯数の異なる二種類の従動歯車をそれぞれ同一の主動歯車に噛合させることで減速比を異ならせるようにした場合と異なり、単一種類の主動歯車１４と単一種類の第１及び第２の従動歯車１５，１６を用意すればよいので、回転角度検出装置１１の製造コストを低減することができる。また、第１及び第２の従動歯車１５，１６の主動歯車１４に対する組み付け間違いもない。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物と一体的に回転する主動歯車に二つの従動歯車を噛合させて前記主動歯車の回転に伴う前記両従動歯車の回転角度をそれぞれ検出し、それら検出した回転角度に基づいて前記被検出物の回転角度を求めるようにした回転角度検出装置であって、
前記主動歯車は同一の軸を中心として回転する歯数の異なる二つの主動歯車部を備える一方、前記両従動歯車の歯数をそれぞれ同じとし、それら両従動歯車を前記主動歯車の両主動歯車部にそれぞれ噛合させるようにした回転角度検出装置。
【請求項２】
前記従動歯車は前記主動歯車に噛合する従動歯車部と当該従動歯車部と一体回転可能に設けられた軸部とを備え、
前記従動歯車部と前記軸部とを一体形成するようにした請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転角度検出装置において、
前記両従動歯車はそれらの従動歯車部及び軸部を含めて同一形状とした回転角度検出装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の回転角度検出装置において、
前記従動歯車は合成樹脂材料により射出形成するようにした回転角度検出装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の回転角度検出装置において、
前記従動歯車の従動歯車部は同じく軸部の一端側に片寄るように配置し、
前記同一形状の二つの従動歯車をそれらの従動歯車部が互いに反対側に位置するように配置することによって両従動歯車部が前記主動歯車の二つの主動歯車部にそれぞれ噛合可能となるように前記従動歯車部の軸部に対する位置を設定するようにした回転角度検出装置。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載の回転角度検出装置において、
前記二つの従動歯車をそれらの軸方向へずらして配置することにより両従動歯車部を前記主動歯車の二つの主動歯車部にそれぞれ噛合させるようにした回転角度検出装置。
【請求項７】
前記主動歯車と両従動歯車とをそれぞれ収容するハウジングを備え、
前記両従動歯車の回転角度をそれぞれ検出するための手段は、
前記両従動歯車において同一方向へ延びる軸部の端部に固定された磁石と、
前記ハウジング内の同一基準面に前記両磁石にそれぞれ対向するように固定されて両従動歯車の回転に伴う当該両磁石からの磁束の方向の変化を検出する二つの磁気検出手段と、
前記両磁気検出手段からの検出信号に基づいて両従動歯車の回転角度を求める演算手段と、を備えた請請求項５又は請求項６に記載の回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、車両の高機能化に伴い、車両には車両安定性制御システム及び電子制御サスペンションシステム等の走行安定性を向上させるための種々のシステムが搭載されつつある。これらシステムは、ステアリングの操舵角を車両の姿勢情報の一つとして取得し、その姿勢情報に基づいて車両の姿勢が安定的な状態になるように制御する。そのため、ステアリングの操舵角を検出するための回転角度検出装置が例えば車両のステアリングコラム内に組み込まれている。この種の回転角度検出装置としては、操舵角を絶対値で検出する絶対角検出方式及び操舵角を相対値で検出する相対角検出方式がある。いずれの検出方式にするかは製品仕様等に応じて決定される。
【０００３】
そうした２方式のうち絶対角検出方式の回転角度検出装置としては、例えば特許文献１に示されるような構成が知られている。この回転角度検出装置は、ステアリングシャフトと一体的に回転する主動歯車と、当該歯車に歯合する２つの従動歯車とを備えている。２つの従動歯車の歯数は異なっており、これにより主動歯車の回転に伴う両従動歯車の回転角度を異ならせるようにしている。そして、回転角度検出装置は、両従動歯車にそれぞれ対応して設けられたセンサにより両従動歯車の回転角度を検出し、それら検出した回転角度に基づいてステアリングシャフトの回転角度を求める。
【特許文献１】特表平１１−５００８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両に対するコストダウンへの要求は依然として高く、そうした車両に搭載される各種の装置及び部品等についてもさらなるコストダウンが求められている。そうした現状にあって、前記従来の回転角度検出装置においては、歯数の異なる２種類の従動歯車を設ける必要があった。このため、従動歯車の設計及び加工についてもそれぞれ毎に行うこととなり、それは回転角度検出装置の製造コストの低減を阻害する一因となっていた。
【０００５】
また、車両においてはコストダウンに加えて軽量化に対する要求も厳しく、それを受けて２つの従動歯車は合成樹脂材料により形成されることもある。その場合、例えば金型を使用した射出成形により２つの従動歯車を製造することが考えられる。しかし、２種類の従動歯車を製造するにはそれぞれに対応する２種類の金型を用意する必要があった。そのことも従動歯車、ひいては回転角度検出装置の製造コストの低減を図る上での障害となっていた。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、製造コストを低減することができる回転角度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、被検出物と一体的に回転する主動歯車に二つの従動歯車を噛合させて前記主動歯車の回転に伴う前記両従動歯車の回転角度をそれぞれ検出し、それら検出した回転角度に基づいて前記被検出物の回転角度を求めるようにした回転角度検出装置であって、前記主動歯車は同一の軸を中心として回転する歯数の異なる二つの主動歯車部を備える一方、前記両従動歯車の歯数をそれぞれ同じとし、それら両従動歯車を前記主動歯車の両主動歯車部にそれぞれ噛合させるようにしたことをその要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転角度検出装置において、前記従動歯車は前記主動歯車に噛合する従動歯車部と当該従動歯車部と一体回転可能に設けられた軸部とを備え、前記従動歯車部と前記軸部とを一体形成するようにしたことをその要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転角度検出装置において、前記両従動歯車はそれらの従動歯車部及び軸部を含めて同一形状としたことをその要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の回転角度検出装置において、前記従動歯車は合成樹脂材料により射出形成するようにしたことをその要旨とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の回転角度検出装置において、前記従動歯車の従動歯車部は同じく軸部の一端側に片寄るように配置し、前記同一形状の二つの従動歯車をそれらの従動歯車部が互いに反対側に位置するように配置することによって両従動歯車部が前記主動歯車の二つの主動歯車部にそれぞれ噛合可能となるように前記従動歯車部の軸部に対する位置を設定するようにしたことをその要旨とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の回転角度検出装置において、前記二つの従動歯車をそれらの軸方向へずらして配置することにより両従動歯車部を前記主動歯車の二つの主動歯車部にそれぞれ噛合させるようにしたことをその要旨とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請請求項５又は請求項６に記載の回転角度検出装置において、前記主動歯車と両従動歯車とをそれぞれ収容するハウジングを備え、前記両従動歯車の回転角度をそれぞれ検出するための手段は、前記両従動歯車において同一方向へ延びる軸部の端部に固定された磁石と、前記ハウジング内の同一基準面に前記両磁石にそれぞれ対向するように固定されて両従動歯車の回転に伴う当該両磁石からの磁束の方向の変化を検出する二つの磁気検出手段と、前記両磁気検出手段からの検出信号に基づいて両従動歯車の回転角度を求める演算手段と、を備えたことをその要旨とする。
【００１３】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、主動歯車に歯数の異なる二つの歯車部を設けるようにしたことにより、同じ歯数の二つの従動歯車との減速比（歯数比）はそれぞれ異なった値になる。その結果、主動歯車の回転に伴う両従動歯車の回転角度もそれぞれ異なり、それら回転角度に基づいて被検出物の回転角度（絶対角）が求められる。即ち、主動歯車と両従動歯車との歯数比がそれぞれ異なるので、両従動歯車の回転角度差は一定の規則をもって変動する。これは、検出範囲内において両従動歯車の回転角度の差と被検出物の回転角度とが一対一で対応することを意味する。
【００１４】
また、本発明では、前述したように主動歯車に歯数の異なる二つの主動歯車部を設け、それら歯車部に歯数を同じとする二つの従動歯車をそれぞれ噛合させるようにしている。このため例えば歯数の異なる二種類の従動歯車をそれぞれ同一の主動歯車に噛合させることで減速比を異ならせるようにした場合と異なり、一種類の主動歯車と一種類の従動歯車を用意すればよいので、回転角度検出装置の製造コストを低減することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、従動歯車部と軸部とが一体形成されることにより部品点数が低減する。また、従動歯車部と軸部とを別途組み付ける必要がないので組立て作業工数も低減し、従動歯車の製造コスト、ひいては回転角度検出装置の製造コストを低減することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、二つの従動歯車はそれらの従動歯車部及び軸部を含めて同一形状であるので、製造コストをいっそう低減させることができる。
【００１７】
請求項４のように、従動歯車を合成樹脂材料により射出形成するようにした場合には、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、従動歯車を製造するための金型も一種類のものを用意すればよい。このため、従動歯車を製造するための設備コスト、ひいては製造コストをいっそう低減することができる。
【００１８】
そして、請求項５に記載の発明によれば、請求項３又は請求項４に記載の発明の作用に加えて、同一形状の二つの従動歯車を反転して使用することにより、両従動歯車をそれらの軸方向へずらすことなく主動歯車の二つの主動歯車部にそれぞれ従動歯車の従動歯車部を噛合させることができる。軸方向における小型化も図られる。
【００１９】
また、請求項６のように、同一形状の二つの従動歯車を、それらの軸線方向へずらして配置することにより両従動歯車部を前記主動歯車の二つの主動歯車部にそれぞれ噛合させることもできる。この場合、両従動歯車の配置だけの問題であるので、従動歯車等の設計も容易になる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、請求項５又は請求項６に記載の発明の作用に加えて、両従動歯車と一体回転する磁石からの磁束の変化を、当該磁石に対向配置された磁気検出手段により（非接触で）検出し、その検出結果に基づいて被検出物の回転角度が求められる。特に、請求項５に記載の発明に、本発明を適用した場合には、両従動歯車をそれらの軸線方向へずらして配置する必要がないので、磁石と磁気検出手段との距離を一定にすることができる。ちなみに、磁石と磁気検出手段との距離が異なる場合には、より離間している方の磁気検出手段でも磁束変化が検出できるような磁束を発する磁石を選定する必要がある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を、例えば車両におけるステアリングの操舵角を検出する回転角度検出装置に具体化した第１実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【００２３】
＜全体構成＞
図１に示すように、回転角度検出装置１１は図示しない車両のステアリングコラム内に配設されていると共に図示しないステアリングに一体回転可能に連結されたステアリングシャフト１２に装着されている。回転角度検出装置１１は、ステアリングシャフト１２の周囲の図示しない構造体に固定された箱体状のハウジング１３を備えている。このハウジング１３内にはステアリングシャフト１２に一体回転可能に外嵌された主動歯車１４、並びに当該主動歯車１４に噛合する第１及び第２の従動歯車１５，１６がそれぞれ回転可能に支持されている。従って、ステアリングシャフト１２が回転すると、主動歯車１４も一体的に回転し、それに伴って第１及び第２の従動歯車１５，１６もそれぞれ回転する。
【００２４】
＜ハウジング＞
図２に併せ示すように、ハウジング１３は下面が開口した有蓋箱体状のアッパーハウジング２１及び上面が開口した有底箱体状のロアハウジング２２を備えている。そして、アッパーハウジング２１とロアハウジング２２とを組み合わせることにより、円筒状の挿通部２３と、その挿通部２３の側方へ延出された四角筒状の収容部２４とがそれぞれ形成されている。挿通部２３にはステアリングシャフト１２が挿通され、収容部２４には第１及び第２の従動歯車１５，１６が収容される。
【００２５】
＜アッパーハウジング＞
アッパーハウジング２１の挿通部２３に対応する頂壁には、ステアリングシャフト１２を挿通可能とした挿通孔３１が形成されている。また、アッパーハウジング２１の挿通部２３に対応する内頂面において、挿通孔３１の周縁部には主動歯車１４用の円環状の軸受け部３２が形成されている。さらに、アッパーハウジング２１の収容部２４に対応する内頂面には第１及び第２の従動歯車１５，１６用の二つの円筒状の軸受け部３３，３３が形成されており、両軸受け部３３，３３は挿通孔３１の周方向に所定間隔をおいて配置されている。
【００２６】
＜ロアハウジング＞
ロアハウジング２２の挿通部２３に対応する底壁にはステアリングシャフト１２を挿通可能とした挿通孔４１が形成されている。また、ロアハウジング２２の挿通部２３に対応する内底面において、挿通孔４１の周縁部には主動歯車１４用の円環状の軸受け部４２が形成されている。
【００２７】
ロアハウジング２２の収容部２４に対応する内底面には基板５１が固定されており、当該基板５１上には第１及び第２の磁気検出素子５２，５３が実装されている。本実施形態において、第１及び第２の磁気検出素子５２，５３はそれぞれ四つの異方性磁気抵抗素子（いわゆるＡＭＲ素子）をブリッジ状に接続した回路である。この異方性磁気抵抗素子は、異方性磁気抵抗効果を有するＮｉ−Ｃｏ等の強磁性体からなり、その抵抗値は与えられる磁界（正確には、磁束の向き）に応じて変化する。そして、第１及び第２の磁気検出素子５２，５３はそれらに与えられる磁界の変化に応じて前記ブリッジ状の回路の中点電位を磁束の検出信号として出力する。
【００２８】
基板５１上には軸受け部材５４が第１及び第２の磁気検出素子５２，５３を覆うように載置されており、当該軸受け部材５４と基板５１とはロアハウジング２２の底壁に図示しないボルト等により共締め固定されている。軸受け部材５４は合成樹脂材料により一体形成されており、矩形平板状の底壁５４ａ及び当該底壁５４ａの上面に突設された円筒状の二つの支持部５４ｂ，５４ｂを備えている。両支持部５４ｂ，５４ｂは底壁５４ａの長手方向において所定間隔をおいて配置されている。底壁５４ａにおいて両支持部５４ｂ，５４ｂに対応する部位にはそれぞれ第１及び第２の磁気検出素子５２，５３を挿通可能とした貫通孔５５，５５が形成されている。第１及び第２の磁気検出素子５２，５３（正確には、その感磁面）はそれぞれ貫通孔５５，５５を介して両支持部５４ｂ，５４ｂ内に露出している。
【００２９】
＜主動歯車＞
主動歯車１４は例えば熱可塑性を有する合成樹脂材料により一体成形されており、同一の軸を中心として回転する歯数の異なる第１及び第２の主動歯車部６１，６２を備えている。それら第１及び第２の主動歯車部６１，６２は主動歯車１４の軸方向において上下にずれるように配置されており、第１の主動歯車部６１が上位置、第２の主動歯車部６２が下位置とされている。第１の主動歯車部６１の歯数は第２の主動歯車部６２の歯数よりも大きく設定されており、本実施形態では、第１の主動歯車部６１の歯数は「９３」、第２の主動歯車部６２の歯数は「８０」とされている。このように構成された主動歯車１４はロアハウジング２２の挿通孔４１に上方から挿入されており、当該主動歯車１４は軸受け部４２に摺動回転可能に支持されている。
【００３０】
＜従動歯車＞
図２及び図３に示すように、第１及び第２の従動歯車１５，１６はそれぞれ例えば熱可塑性を有する合成樹脂材料により一体に射出形成されており、前記主動歯車１４（正確には、第１及び第２の主動歯車部６１，６２）に噛合する従動歯車部７１及び当該従動歯車部７１と一体回転可能に設けられた軸部７２を備えている。第１及び第２の従動歯車１５，１６の従動歯車部７１の歯数はそれぞれ同じとされており、本実施形態では、従動歯車部７１の歯数は「２９」に設定されている。即ち、第１及び第２の従動歯車はそれらの従動歯車部７１及び軸部７２を含めて同一形状とされている。従って、主動歯車１４が１回転すると第１の従動歯車１５は約３．２回転する一方、第２の従動歯車１６は約２．８回転する。このように構成された第１及び第２の従動歯車１５，１６（正確には、それらの軸部７２）は軸受け部材５４の両支持部５４ｂ，５４ｂにそれぞれ上方から挿入されており、第１及び第２の従動歯車１５，１６は両支持部５４ｂ，５４ｂに摺動回転可能に支持されている。
【００３１】
図４に併せ示すように、第１及び第２の従動歯車１５，１６において、それらの従動歯車部７１は同じく軸部７２の一端側に片寄るように配置されている。詳述すると、第１及び第２の従動歯車１５，１６を所定の基準面（支持部５４ｂの内底面）にそれらの従動歯車部７１が互いに反対側に位置するように配置した場合に両従動歯車部７１が主動歯車１４の第１及び第２の主動歯車部６１，６２にそれぞれ噛合可能となるように従動歯車部７１の軸部７２に対する配置が設定されている。換言すれば、第１及び第２の従動歯車１５，１６を前記所定の基準面にそれらの従動歯車部７１が互い違いになるように配置したとき、両従動歯車部７１の配置間隔ｄが主動歯車１４の第１及び第２の主動歯車部６１，６２の配置間隔Ｄ（図２参照）とほぼ同じになるように、従動歯車部７１の軸部７２における位置が設定されている。また、主動歯車１４並びに第１及び第２の従動歯車１５，１６との配置関係がそのようになるように軸受け部材５４と主動歯車１４との位置関係が設定されている。
【００３２】
第１及び第２の従動歯車１５，１６の軸部７２の両端部にはそれぞれ磁石収容部７３が形成されており、第１及び第２の磁気検出素子５２，５３に対向する側の磁石収容部７３には直方体状の磁石７４が収容されている。磁石７４は例えばネオジウム及びサマリウムからなる永久磁石である。磁石７４は第１及び第２の従動歯車１５，１６の軸部７２の端面から若干奥方に位置しており、第１及び第２の従動歯車１５，１６を軸受け部材５４の両支持部５４ｂ，５４ｂにそれぞれ収容したとき、当該磁石７４と支持部５４ｂ内に露出した第１及び第２の磁気検出素子５２，５３の感磁面との間に若干の隙間が形成されるようになっている。また、第１及び第２の従動歯車１５，１６を軸受け部材５４の両支持部５４ｂ，５４ｂにそれぞれ収容したとき、両磁石７４，７４からの磁界（磁束）内に第１及び第２の磁気検出素子５２，５３が位置する程度の強さが両磁石７４には持たせられている。
【００３３】
＜主動歯車及び従動歯車の取付け状態＞
図５に併せ示すように、主動歯車１４がロアハウジング２２の軸受け部４２に、また第１及び第２の従動歯車１５，１６がそれぞれ軸受け部材５４の両支持部５４ｂ，５４ｂに摺動回転可能に支持された状態で、アッパーハウジング２１はロアハウジング２２の上方から取り付けられている。ロアハウジング２２にアッパーハウジング２１を取り付けることにより、主動歯車１４の上部はアッパーハウジング２１側の軸受け部３２に回転可能に支持され、また第１及び第２の従動歯車１５，１６の上部はそれぞれアッパーハウジング２１側の軸受け部３３，３３に回転可能に支持されている。即ち、主動歯車１４は両軸受け部３２，４２を介してハウジング１３内に回転可能に支持され、また第１及び第２の従動歯車１５，１６は軸受け部材５４の両支持部５４ｂ，５４ｂ及び両軸受け部３３，３３を介してハウジング１３内に回転可能に支持されている。
【００３４】
＜電気的構成＞
次に、回転角度検出装置１１の電気的構成を説明する。図６に示すように、回転角度検出装置１１は、前述した第１及び第２の磁気検出素子５２，５３に加えて、電源回路８１及びマイクロコンピュータ８２を備えている。電源回路８１は図示しない車両のバッテリから入力される電圧を、第１及び第２の磁気検出素子５２，５３並びにマイクロコンピュータ８２等の回転角度検出装置１１の各部にそれぞれ応じた所定レベルの電圧に変換し、それら電圧を回転角度検出装置１１の各部に供給する。第１及び第２の磁気検出素子５２，５３並びにマイクロコンピュータ８２等はそれぞれ電源回路８１から安定して供給される所定レベルの電圧を動作電源として動作する。
【００３５】
＜第１及び第２の磁気検出素子＞
第１の磁気検出素子５２は、第１の従動歯車１５の回転に伴う磁石７４からの磁束の方向の変化を検出し、第１の従動歯車１５の回転角度φ１に応じて連続的に変化するアナログ信号、即ち正弦関数に準ずる正弦信号及び余弦関数に準ずる余弦信号をそれぞれ出力する。この第１の磁気検出素子５２からのアナログ信号はマイクロコンピュータ８２に送られる。第２の磁気検出素子５３は、第２の従動歯車１６の回転に伴う磁石７４からの磁束の方向の変化を検出し、第２の従動歯車１６の回転角度φ２に応じて連続的に変化するアナログ信号、即ち正弦関数に準ずる正弦信号及び余弦関数に準ずる余弦信号をそれぞれ出力する。この第２の磁気検出素子５３からのアナログ信号はマイクロコンピュータ８２に送られる。
【００３６】
＜マイクロコンピュータ＞
マイクロコンピュータ８２は、は図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、同じくＡ／Ｄ変換器、同じくＲＯＭ（読み出し専用メモリ）及び同じくＲＡＭ（書き込み読み出し専用メモリ）等から構成されている。ＲＯＭには、回転角度検出装置１１の全体を統括的に制御するための各種の制御プログラム及びデータが予め格納されている。制御プログラムとしては例えば回転角度算出プログラムがある。このプログラムは前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル変換された第１及び第２の磁気検出素子５２，５３からの正弦信号及び余弦信号に基づいてステアリングシャフト１２の回転角度θ（正確には、主動歯車１４の回転角度）を算出するためのプログラムである。ＲＡＭはＲＯＭの制御プログラムを展開してＣＰＵが各種処理を実行するためのデータ記憶領域、即ち作業領域である。そして、マイクロコンピュータ８２は前記ＲＯＭに格納された回転角度算出プログラムに従って、ステアリングシャフト１２の回転角度θを求める。
【００３７】
＜実施形態の作用＞
次に、前述のように構成した回転角度検出装置によりステアリングシャフトの回転角度を求める場合の作用を説明する。
【００３８】
運転者によるステアリング操作に伴ってステアリングシャフト１２が回転すると、当該ステアリングシャフト１２に固定された主動歯車１４も一体回転する。主動歯車１４が回転すると、第１の主動歯車部６１に噛合している第１の従動歯車１５も回転する。そしてこの第１の従動歯車１５の回転に伴って磁石７４も回転し、その磁石７４の磁束の方向の変化が当該磁石７４に対向する第１の磁気検出素子５２により検出される。そして、第１の磁気検出素子５２は第１の従動歯車１５の回転角度φ１に応じて連続的に変化するアナログ信号（正弦信号及び余弦信号）をマイクロコンピュータ８２に出力する。
【００３９】
また、主動歯車１４の回転に伴って第２の主動歯車部６２に噛合している第２の従動歯車１６も一体回転する。そしてこの第２の従動歯車１６の回転に伴って磁石７４も回転し、その磁石７４の磁束の方向の変化が当該磁石７４に対向する第２の磁気検出素子５３により検出される。そして、第２の磁気検出素子５３は第２の従動歯車１６の回転角度φ２に応じて連続的に変化するアナログ信号（正弦信号及び余弦信号）をマイクロコンピュータ８２に出力する。
【００４０】
ここで、第１及び第２の磁気検出素子５２，５３からそれぞれ出力されるアナログ信号のうち正弦信号は次式(ア) 、同じく余弦信号は次式(イ)で示される。両式（ア），（イ）においてＹ１は正弦値、Ｙ２は余弦値、Ａ１は正弦信号の振幅、Ａ２は余弦信号の振幅である。また、両式（ア），（イ）においてφ１は第１の従動歯車１５の回転角度であり、φ２は第２の従動歯車１６の回転角度である。
【００４１】
Ｙ１＝Ａ１ｓｉｎ（φ１又はφ２）…（ア）
Ｙ２＝Ａ２ｃｏｓ（φ１又はφ２）…（イ）
そして、まずマイクロコンピュータ８２は第１及び第２の磁気検出素子５２，５３からそれぞれ出力されてきたアナログ信号（正弦信号及び余弦信号）をそれぞれ前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル変換する。
【００４２】
次にマイクロコンピュータ８２は、デジタル変換された第１の磁気検出素子５２からの正弦信号及び余弦信号に基づいて正接関数に準じた正接値を次式（ウ）に基づいて算出し、その算出した正接値の逆正接値を次式（エ）に基づいて求める。そしてマイクロコンピュータ８２は得られた逆正接値を第１の磁気検出素子５２からのアナログ信号の電気角（以下、「第１の電気角」という。）として前記ＲＡＭに一時的に格納する。ここで、第１の電気角は第１の従動歯車１５（正確には、その磁石７４）の回転角度φ１と等しい値となる（第１の電気角＝φ１）。
【００４３】
同様に、マイクロコンピュータ８２は、デジタル変換された第２の磁気検出素子５３からの正弦信号及び余弦信号に基づいて正接関数に準じた正接値を次式（ウ）に基づいて算出し、その算出した正接値の逆正接値を次式（エ）に基づいて求める。そしてマイクロコンピュータ８２は得られた逆正接値を第２の磁気検出素子５３からのアナログ信号の電気角（以下、「第２の電気角」という。）として前記ＲＡＭに一時的に格納する。ここで、第２の電気角は第２の従動歯車１６（正確には、その磁石７４）の回転角度φ２と等しい値となる（第２の電気角＝φ２）。
【００４４】
正接値＝Ｙ１／Ｙ２＝ｔａｎ（φ１又はφ２）…（ウ）  
逆正接値＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ１／Ｙ２）＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎφ１又はφ２）＝φ１又はφ２…（エ）
そして、マイクロコンピュータ８２は前述のようにして求めた前記第１及び第２の電気角（即ち、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度φ１，φ２）に基づいてステアリングシャフト１２の回転角度θを求める。
【００４５】
ここで、ステアリングシャフトの回転角度θと第１及び第２の磁気検出素子５２，５３の電気角との関係について説明する。即ち、図７に示すように、主動歯車１４の回転角度、即ちステアリングシャフト１２の回転角度を横軸に、また、第１及び第２の電気角（＝φ１，φ２）を縦軸にプロットする。第１の主動歯車部６１と第１の従動歯車１５との減速比（歯数比）は「９３：２９」に、また第２の主動歯車部６２と第２の従動歯車１６との減速比（歯数比）は「８０：２９」に設定されていることから、第１の電気角が６周期すると第２の電気角は約７周期する。そして、その間の主動歯車１４の回転角度は±７８０°（１５６０°）となる。これはステアリング（正確にはステアリングシャフト１２）の４回転強（左に２回転、右に２回転）に相当する。
【００４６】
これを前提として、マイクロコンピュータ８２は第１の電気角（＝φ１）と第２の電気角（＝φ２）との差（＝│φ１−φ２│）を求める。そしてその差は同図に示されるように、主動歯車１４の回転角度が「−７８０°」〜「７８０°」までの範囲内においては前記両電気角の差と主動歯車１４の回転角度θとは比例関係にあることから、当該範囲内において前記両電気角の差（＝│φ１−φ２│）は主動歯車１４の回転角度θに対して固有の値となる。このため、第１の磁気検出素子５２の電気角（＝φ１）及び第２の磁気検出素子５３の電気角（＝φ２）が分かれば４回転強の範囲で主動歯車１４、即ちステアリングシャフト１２の回転角度θ（絶対角）の即時検出が可能となる。マイクロコンピュータ８２は両電気角の差（＝│φ１−φ２│）に基づいて主動歯車１４、即ちステアリングシャフト１２の回転角度θを求めて、その求めた回転角度θを車両安定性制御システム及び電子制御サスペンションシステム等の走行安定性を向上させるための種々のシステム（正確には、それらの制御装置）に送る。
【００４７】
＜実施形態の効果＞
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ステアリングシャフト１２と一体的に回転する主動歯車１４には同一の軸を中心として回転する歯数の異なる第１及び第２の主動歯車部６１，６２を設けるようにした。一方、第１及び第２の従動歯車１５，１６の歯数をそれぞれ同じとし、それら第１及び第２の従動歯車１５，１６を主動歯車１４の第１及び第２の主動歯車部６１，６２にそれぞれ噛合させるようにした。このため例えば歯数の異なる二種類の従動歯車をそれぞれ同一の主動歯車に噛合させることで減速比を異ならせるようにした場合と異なり、単一種類の主動歯車１４と単一種類の第１及び第２の従動歯車１５，１６を用意すればよいので、回転角度検出装置１１の製造コストを低減することができる。また、第１及び第２の従動歯車１５，１６の主動歯車１４に対する組み付け間違いもない。
【００４８】
ちなみに、主動歯車１４に歯数の異なる第１及び第２の主動歯車部６１，６２を設けるようにしたことにより、同じ歯数の第１及び第２の従動歯車１５，１６との減速比（歯数比）はそれぞれ異なった値になる。その結果、主動歯車１４の回転に伴う第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度もそれぞれ異なり、それら回転角度に基づいてステアリングシャフト１２の回転角度（絶対角）が求められる。即ち、主動歯車１４と第１及び第２の従動歯車１５，１６との歯数比がそれぞれ異なるので、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度差は一定の規則をもって変動する。これは、所定の検出範囲（本実施形態では、「−７８０°」〜「７８０°」）内において第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度の差と主動歯車１４（ひいてはステアリングシャフト１２）の回転角度とが一対一で対応することを意味する。従って、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度が分かれば４回転強の範囲で主動歯車１４、即ちステアリングシャフト１２の回転角度θを絶対値で即時に検出することができる。
【００４９】
（２）第１及び第２の従動歯車１５，１６は主動歯車１４に噛合する従動歯車部７１と当該従動歯車部７１と一体回転可能に設けられた軸部７２とを備えた。そして、従動歯車部７１と軸部７２とを一体形成するようにした。このため、回転角度検出装置１１の部品点数が低減する。また、第１及び第２の従動歯車１５，１６において、従動歯車部７１と軸部７２とを別途組み付ける必要がないので回転角度検出装置１１の組立て作業工数も低減する。さらに、第１及び第２の従動歯車１５，１６の製造コスト、ひいては回転角度検出装置１１の製造コストを低減することができる。
【００５０】
（３）第１及び第２の従動歯車はそれらの従動歯車部７１及び軸部７２を含めて同一形状とした。このため、第１及び第２の従動歯車１５，１６の製造コストをいっそう低減させることができる。
【００５１】
（４）第１及び第２の従動歯車１５，１６は合成樹脂材料により射出形成するようにした。このため、第１及び第２の従動歯車１５，１６を製造するための金型も単一種類のものを用意すればよい。このため、第１及び第２の従動歯車１５，１６を製造するための設備コスト、ひいては製造コストをいっそう低減することができる。
【００５２】
（５）第１及び第２の従動歯車１５，１６の従動歯車部７１は同じく軸部７２の一端側に片寄るように配置するようにした。そして、前記同一形状の第１及び第２の従動歯車１５，１６をそれらの従動歯車部７１が互いに反対側に位置するように配置することによって両従動歯車部７１が主動歯車１４の第１及び第２の主動歯車部６１，６２にそれぞれ噛合可能となるように従動歯車部７１の軸部７２に対する位置を設定するようにした。このため、同一形状の第１及び第２の従動歯車１５，１６を反転して使用することにより、第１及び第２の従動歯車１５，１６をそれらの軸方向へずらすことなく主動歯車１４の第１及び第２の主動歯車部６１，６２にそれぞれ噛合させることができる。従って、回転角度検出装置１１の主動歯車１４の軸方向における小型化も図られる。
【００５３】
（６）主動歯車１４並びに第１及び第２の従動歯車１５，１６をそれぞれ収容するハウジングを備えた。そして、第１及び第２の従動歯車１５，１６において同一方向へ延びる軸部７２の端部にはそれぞれ磁石７４を固定するようにした。また、ハウジング１３内の同一基準面（即ち、ロアハウジング２２の内底面）には、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転に伴う両磁石７４からの磁束の方向の変化を非接触で検出する第１及び第２の磁気検出素子５２，５３を両磁石７４にそれぞれ対向するように固定した。そして、両磁石７４からの磁束の方向の変化に基づく第１及び第２の磁気検出素子５２，５３からの検出信号に基づいて第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度を求め、それら第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度に基づいて主動歯車１４（ステアリングシャフト１２）の回転角度を求めるようにした。
【００５４】
前述したように、第１及び第２の従動歯車１５，１６をそれらの軸方向へずらすことなく、それらを主動歯車１４の第１及び第２の主動歯車部６１，６２に噛合可能であることから、両磁石７４と第１及び第２の磁気検出素子５２，５３との距離をそれぞれ一定にすることができる。ちなみに、両磁石７４と第１及び第２の磁気検出素子５２，５３との距離が異なる場合には、より離間している方の磁気検出素子でも磁束変化が検出できるような磁束を発する磁石を少なくとも一つだけ選定する必要がある。即ち、離間している方の磁気検出素子に合わせて同じ強さの磁石を第１及び第２の従動歯車１５，１６にそれぞれ取り付けるか、前記磁気検出素子との離間距離に応じて強さの異なる磁石を第１及び第２の従動歯車１５，１６にそれぞれ取り付けるかする。後者の場合には、異なる強さの磁石を取り付けるため、取付け間違いのおそれがある。本実施形態によれば、同じ強さの磁石が使用できるので、両磁石７４は第１及び第２の従動歯車１５，１６のいずれに取り付けてもよく、取付け間違いもない。
【００５５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は第１及び第２の従動歯車の構成及び主動歯車に対する組み付け方法の点で前記第１実施形態と主に異なる。従って、前記第１実施形態と同一の部材構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５６】
図８に示すように、第１及び第２の従動歯車９１，９２は、それぞれ軸部９３と当該軸部９３の端部に一体形成された従動歯車部９４とを備えている。第１及び第２の従動歯車９１，９２の従動歯車部９４の歯数はそれぞれ同じとされており、本実施形態では従動歯車部９４の歯数は「２９」に設定されている。また、第１及び第２の従動歯車９１，９２において、一端部に従動歯車部９４が設けられた軸部９３の他端部には磁石収容部７３が形成されており、当該磁石収容部７３には磁石７４が収容固定されている。このように、第１及び第２の従動歯車９１，９２はそれらの軸部９３及び従動歯車部９４を含めて同一形状とされている。
【００５７】
そして、同一形状の第１及び第２の従動歯車９１，９２をそれらの軸方向へ上下にずらして配置することにより、第１及び第２の従動歯車９１，９２の従動歯車部９４，９４は主動歯車１４の第１及び第２の主動歯車部６１，６２にそれぞれ噛合している。この場合、両磁石７４，７４については、それらに対向配置された第１及び第２の磁気検出素子５２，５３に対して十分な磁束密度（即ち、第１及び第２の磁気検出素子５２，５３で必要とされる飽和磁束密度）が得られる程度の強さのものが採用されている。このため、第１及び第２の従動歯車１５，１６をそれらの軸方向に上下にずらしたことにより両磁石７４，７４と第１及び第２の磁気検出素子５２，５３との離間距離はそれぞれ異なるものの、両磁石７４，７４の磁束変化の検出にはなんら問題はない。尚、図８では、説明の便宜上、第１及び第２の従動歯車９１，９２の軸受け構造についてはその図示を省略する。
【００５８】
従って、本実施形態のようにしても、同一形状の第１及び第２の従動歯車１５，１６をそれらの軸線方向へずらして配置することにより、それら第１及び第２の従動歯車９１，９２の従動歯車部９４，９４を主動歯車１４の第１及び第２の主動歯車部６１，６２にそれぞれ噛合させることができる。
【００５９】
＜別の実施形態＞
なお、本実施形態は、次のように変更して実施してもよい。
・第１実施形態における第１及び第２の従動歯車１５，１６並びに第２実施形態における第１及び第２の従動歯車９１，９２をそれぞれ合成樹脂により射出成形するようにしたが、例えば金属材料により形成するようにしてもよい。
【００６０】
・第１及び第２実施形態においては、第１及び第２の磁気検出素子５２，５３として異方性磁気抵抗素子を使用したが、巨大磁気抵抗効果現象（Giant Magneto Resistance Effect）を有するＧＭＲ素子等を使用するようにしてもよい。
【００６１】
・第１実施形態における主動歯車１４の第１及び第２の主動歯車部６１，６２と第１及び第２の従動歯車１５，１６との減速比、並びに第２実施形態における主動歯車１４の第１及び第２の主動歯車部６１，６２と第１及び第２の従動歯車９１，９２との減速比は、適宜変更するようにしてもよい。例えば、前記減速比は、主動歯車１４の外径寸法及び必要とする主動歯車１４の検出角度範囲等により適宜変更する。
【００６２】
・第１実施形態における第１及び第２の従動歯車１５，１６において、それらの従動歯車部７１と軸部７２とを別部材とし、一体回転可能に組み付けるようにしてもよい。また、第２実施形態における第１及び第２の従動歯車９１，９２において、それらの従動歯車部９４と軸部９３とを別部材とし、一体回転可能に組み付けるようにしてもよい。このようにしても、第１実施形態における第１及び第２の従動歯車１５，１６の従動歯車部７１，７１、並びに第２実施形態における第１及び第２の従動歯車９１，９２の従動歯車部９４，９４はそれぞれ同一形状とすることができる。それら両従動歯車部７１，７１及び従動歯車部９４，９４の形成用の金型も同一のものが使用可能となる。
【００６３】
・第１及び第２実施形態において、第１及び第２の従動歯車１５，１６の少なくとも一方、並びに第１及び第２の従動歯車９１，９２の少なくとも一方にそれらを識別するための識別表示を設けるようにしてもよい。この識別表示としては、第１及び第２の従動歯車１５，１６、並びに第１及び第２の従動歯車９１，９２を例えば色彩の異なる二種類の合成樹脂材料を使用した二色成形等により形成することが考えられる。このようにすれば、第１及び第２の従動歯車１５，１６並びに第１及び第２の従動歯車９１，９２を視覚的に識別することができる。また、第１及び第２の従動歯車１５，１６並びに第１及び第２の従動歯車９１，９２を射出成形により形成する際の金型は単一種類のものを用意すれば足りる。さらに、前記識別表示としては、第１及び第２の従動歯車１５，１６の少なくとも一方、並びに第１及び第２の従動歯車９１，９２の少なくとも一方に、数字、文字及び記号等を印刷又は刻印することも考えられる。このようにしても、第１及び第２の従動歯車１５，１６並びに第１及び第２の従動歯車９１，９２をそれぞれ視覚的に識別可能となる。
【００６４】
・第１及び第２実施形態においては、回転角度検出装置１１によりステアリングシャフト１２の回転角度を求めるようにしたが、例えばシフトバイワイヤにおけるシフトレバーの位置検出（回転角度）、及びスロットバイワイヤにおけるスロットル開度（スロットル軸の回転角度）の検出にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１実施形態における回転角度検出装置の平断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図４】第１実施形態における主動歯車側から見たときの第１及び第２の従動歯車の配置を示す正面図。
【図５】第１実施形態における回転角度検出装置の分解斜視図。
【図６】同じく回転角度検出装置の電気的構成を示すブロック図。
【図７】同じく第１及び第２の磁気検出素子の電気角と主動歯車の回転角度との関係を示す波形図。
【図８】第２実施形態における主動歯車と二つの従動歯車との噛み合い状態を示す回転角度検出装置の要部正面図。
【符号の説明】
【００６６】
１１…回転角度検出装置、１２…ステアリングシャフト（被検出物）、
１３…ハウジング、１４…主動歯車、１５，１５，９１，９２…従動歯車、
５２…磁気検出手段を構成する第１の磁気検出素子、
５３…磁気検出手段を構成する第２の磁気検出素子、６１…第１の主動歯車部、
６２…第２の主動歯車部、７１，９４…従動歯車部、７２，９３…従動歯車の軸部、
７４…磁石、８２…演算手段を構成するマイクロコンピュータ、
θ…ステアリングシャフト（主動歯車）の回転角度、φ１…第１の従動歯車の回転角度。
【図１】
2006234573.tif 000003
【図２】
2006234573.tif 000004
【図３】
2006234573.tif 000005
【図４】
2006234573.tif 000006
【図５】
2006234573.tif 000007
【図６】
2006234573.tif 000008
【図７】
2006234573.tif 000009
【図８】
2006234573.tif 000010