(57)【要約】【課題】センサを一つだけ用いた安価かつ簡単な構成で、回転体の回転角を検出することができる回転角検出装置を提供する。【解決手段】ステアリングシャフト１と一体に回転する第１ギヤ２と、この第１ギヤ２と噛み合う第２ギヤ３と、この第２ギヤ３と一体に回転するねじ軸４と、このねじ軸と螺合するねじ孔５ａを有し、永久磁石６を付設した可動板５と、この可動板５と対向してセンサ基板９に付設した磁気センサ８とを備え、永久磁石６と磁気センサ８の距離Ｙに応じて変化する磁気センサ８の出力電圧に基づいて、ステアリングの操舵角を算出する。【選択図】        図２
2004205370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記回転体の回転運動を直線運動に変換するとともに、回転量に応じて可動部材を直線移動させる直線運動変換手段と、
この可動部材の直線移動に伴い可動部材との距離が変化する固定部材と、
前記可動部材と固定部材の距離を検出する距離検出センサと、
検出された距離に基づいて回転体の回転角を算出する回転角算出手段と、
を備えることを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転角検出装置において、
前記直線運動変換手段を、回転体と一体に回転する第１ギヤと、この第１ギヤと噛み合う第２ギヤと、この第２ギヤと一体に回転するねじ軸と、から構成し、
前記可動部材を、ねじ軸と螺合するねじ孔を有する可動板とし、
この可動板のねじ軸周方向への移動を規制する規制手段を設けたことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転角検出装置において、前記距離検出センサとして、固定部材または可動部材のどちらか一方に磁石を設けるとともに、他方に磁気センサを設け、
前記回転角度算出手段は、磁気センサの出力電圧に基づいて回転体の回転角を算出することを特徴とする回転角算出手段。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転角算出手段において、
前記回転体は、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検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサを用いた回転角検出装置に係り、特に、ステアリングの操舵角を検出するのに好適な回転角検出装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の回転角検出装置としては、ステアリングシャフトに固定された主歯車と噛み合う２つの小歯車にそれぞれ磁石を設け、この磁石にＡＭＲ（異方性磁気抵抗）センサを付設した構成の測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
２つの小歯車の歯数は１つだけ異なるように設定され、ステアリングシャフトが回転したとき、３つの歯車の回転角が異なるように設定されている。２つのＡＭＲセンサは、磁束密度を検出してそれに応じた電圧を出力するため、２つのＡＭＲセンサが出力する電圧値の変化に基づいて、ステアリングの絶対角（ニュートラル位置からの回転角）を検出することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特表２００１−５０５６６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、２つの小歯車に付設された磁石の磁束密度を検出するために、高価なＡＭＲセンサが２つ必要であり、製造コストが高くつくという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、センサを１つだけ用いた安価かつ簡単な構成で、回転体の回転角を検出することができる回転角検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明請求項１に記載の回転角検出装置では、回転体の回転角を検出する回転角検出装置であって、前記回転体の回転運動を直線運動に変換するとともに、回転量に応じて可動部材を直線移動させる直線運動変換手段と、この可動部材の直線移動に伴い可動部材との距離が変化する固定部材と、前記可動部材と固定部材の距離を検出する距離検出センサと、検出された距離に基づいて回転体の回転角を算出する回転角算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の回転角検出装置において、前記直線運動変換手段を、回転体と一体に回転する第１ギヤと、この第１ギヤと噛み合う第２ギヤと、この第２ギヤと一体に回転するねじ軸と、から構成し、前記可動部材を、ねじ軸と螺合するねじ孔を有する可動板とし、この可動板のねじ軸周方向への移動を規制する規制手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の回転角検出装置において、前記距離検出センサとして、固定部材または可動部材のどちらか一方に磁石を設けるとともに、他方に磁気センサを設け、前記回転角度算出手段は、磁気センサの出力電圧に基づいて回転体の回転角を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転角算出手段において、前記回転体は、車両のステアリングシャフトであることを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
回転体が回転すると、直線運動変換手段により、その回転運動が直線運動に変換され、可動部材が回転量に応じて直線移動するため、可動部材と固定部材の距離が変化する。
【００１２】
回転角算出手段は、距離検出センサにより検出された可動部材と固定部材の距離に基づいて、回転体の回転角を求める。なお、可動部材と固定部材の距離と、回転体の回転角との対応関係は、予め実験等により測定することができる。
【００１３】
すなわち、本発明の回転角検出装置にあっては、回転体の回転運動を直線運動に変換して可動部材と固定部材の距離を変化させ、この距離を検出することによって回転体の回転角を求めるため、センサを一つだけ用いた簡単かつ安価な構成で、回転体の回転角を検出することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、回転体が回転すると、回転体と一体の第１ギヤおよび第１ギヤと噛み合う第２ギヤが回転し、第２ギヤに固定されたねじ軸が回転する。このねじ軸の回転によって可動板はねじ軸を中心とする回転力を受けるが、可動板のねじ軸周方向への移動は規制部材により規制されているため、可動板はねじ軸の軸方向に平行移動して固定部材との距離が変化する。
【００１５】
よって、請求項２に記載の回転角検出装置にあっては、直線運動変換手段を、２つの歯車とねじ軸という簡単かつ単純な構成とすることで、装置の製造コストをさらに低減することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、距離検出センサとして、磁石と磁気センサを用いることにより、可動部材と固定部材の距離の検出精度向上と、装置の低コスト化を図ることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、距離検出センサによる検出値は、回転体の回転角によって異なるため、現在のステアリングの操舵角がニュートラル位置から１回転目か２回転目かを判別できる。よって、複数のセンサの使用、複雑な演算処理が不要であり、非常に簡単かつ安価な構成で、ステアリングのニュートラル位置（操舵角０度）からの回転角、すなわちステアリングの絶対角を算出することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の回転角検出装置を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
まず、構成を説明する。
図１は本実施の形態の回転角検出装置の構造を示す正面図、図２は本実施の形態の回転角検出装置の構造を示す平面図である。
【００２０】
図において、１は車両のステアリングシャフト（回転体に相当）、２は第１ギヤ、３は第２ギヤ、４はねじ軸、５は可動板（可動部材に相当）、６は永久磁石、７はガイドバー（規制手段に相当）、８は磁気センサであり、本実施の形態の回転角検出装置は、図外のステアリングホイールのボス部に内設されている。
【００２１】
第１ギヤ２は、ステアリングシャフト１に固定されてステアリングシャフト１と一体に回転する。第２ギヤ３は、第１ギヤ２よりも小径に形成されるとともに、少ない歯数に設定され、中央にはねじ軸４の一端側が固定されている。これら第１ギヤ２、第２ギヤ３およびねじ軸４により、ステアリングシャフト１の回転運動を直線運動に変換する直線運動変換手段が構成されている。
【００２２】
可動板５には、ねじ軸４と螺合するねじ孔５ａが形成されるとともに、永久磁石６が付設されている。また、可動板５の他端には開口部５ｂが形成され、この開口部５ｂにガイドバー７が貫通している。
【００２３】
ガイドバー７には、可動板５に面してセンサ基板（固定部材に相当）９が固定され、このセンサ基板９の可動板５側には、永久磁石６と対向して磁気センサ８が設けられている。
【００２４】
この磁気センサ８は、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いたセンサで、磁束密度の変化に応じて出力電圧が変化する。ここで、磁気抵抗特性とは、個体の電気抵抗が磁界によって変化する現象をいう。この磁気センサ８と永久磁石６とで距離検出センサが構成されている。
【００２５】
この磁気センサ８からの出力電圧は、センサ基板９から図外のステアリングハーネスおよび車内ＬＡＮを介して図外の制御装置（回転角算出手段に相当）に入力され、制御手段によってステアリングの操舵角が算出される。この算出方法については後述する。
【００２６】
次に、作用を説明する。
［ステアリング操舵角算出作用］
ステアリングホイールがニュートラル位置にある場合、すなわち、操舵角が０度の場合には、永久磁石６と磁気センサ８の距離Ｙは常に一定であり、磁気センサ８は、距離Ｙに応じた一定の電圧を制御装置に出力する。
【００２７】
ステアリングホイールが回転操作されると、ステアリングホイール１と一体に第１ギヤ２が回転し（図１の矢印方向）、この第１ギヤ２と噛み合う第２ギヤ３および第２ギヤ３と一体化されたねじ軸４が回転する。
【００２８】
このねじ軸４の回転に伴い、可動板５にはねじ軸４の回転軸を中心とする回転力が作用するが、ねじ軸４の周方向への移動はガイドバー７によって規制されているため、可動板５はねじ軸４の軸方向（図２の矢印方向）に平行移動する。そして、可動板５が移動することにより、永久磁石６と磁気センサ８の距離Ｙが変化し、磁気センサ８は距離Ｙに応じた電圧を制御装置に出力する。
【００２９】
制御装置は、図３に示す磁気センサ８の出力電圧と、永久磁石６と磁気センサ８間の距離Ｙとの特性に基づいて、永久磁石６と磁気センサ８の距離Ｙを検出する。
【００３０】
さらに、制御装置は、図４に示す永久磁石６と磁気センサ８間の距離Ｙと、ステアリングの操舵角４との特性に基づいて、ステアリングの操舵角を算出する。
【００３１】
次に、効果を説明する。
本実施の形態の回転角検出装置にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
【００３２】
(1) ステアリングシャフト１の回転運動を、第１ギヤ２、第２ギヤ３、ねじ軸４を用いて可動板５の直線運動に変換して永久磁石６と磁気センサ８の距離Ｙを変化させ、この距離Ｙからステアリングの操舵角を求めることとしたため、１つの磁気センサ８を用いた簡単かつ安価な構成でステアリングの操舵角を算出することができる。
【００３３】
(2) 磁気センサ８の出力電圧は、ステアリングの操舵角によって異なり、現在のステアリングの角度がニュートラル位置から１回転目か２回転目かを判別可能であるため、複数のセンサの使用、複雑な演算処理が不要であり、安価な構成でステアリングの絶対角を算出することができる。
【００３４】
（その他の実施の形態）
以上、本発明を実現する実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００３５】
例えば、本実施の形態では、距離検出センサとして、永久磁石６と磁気センサ８とを用いた構成を示したが、距離検出センサは任意であり、レーザレーダを用いてもよい。
【００３６】
また、本実施の形態では、ステアリングシャフト（回転体）１の回転運動を直線運動に変換する直線運動変換手段を、第１ギヤ２、第２ギヤ３およびねじ軸４で構成したが、直線運動変換手段の構造については任意である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の回転角検出装置を示す正面図である。
【図２】実施の形態の回転角検出装置を示す平面図である。
【図３】ＭＲセンサの出力電圧と、磁石と磁気センサ間の距離との関係を示す距離検出マップである。
【図４】永久磁石と磁気センサ間の距離と、ステアリングの操舵角との関係を示す操舵角検出マップである。
【符号の説明】
１  ステアリングシャフト
２  第１ギヤ
３  第２ギヤ
４  ねじ軸
５  可動板
５ａ  ねじ孔
５ｂ  開口部
６  永久磁石
７  ガイドバー
８  磁気センサ
９  センサ基板
【図１】
2004205370.tif 000003
【図２】
2004205370.tif 000004
【図３】
2004205370.tif 000005
【図４】
2004205370.tif 000006