(57)【要約】【課題】ロータの回転をゼネバ歯車に常に滑らかに伝達して回転数を検出できる回転センサを提供する。【解決手段】回転センサ１において、回転数センサ２と該回転数センサ２に回転を伝達する伝達ギア１１とを回転自在に連結する連結部材７０を設け、該連結部材７０を回転数センサ２側の軸に、前記伝達ギア１１を前記ロータギア２１側に付勢するように軸着することで、ずれ量が生じても、このずれ量に応じてロータギア２１と伝達ギア１１の位置が変動して、組み着け対象物の回転を回転数センサ２に滑らかに伝達して回転数を検出することができる。【選択図】        図２
2004340609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に固定されるロータギアと、回転体の回転数を検出する回転数センサとを備え、回転数センサとロータギアとの間に伝達ギアを介在させて回転体の回転を回転数センサに伝達する回転センサであって、前記回転数センサと該回転数センサに回転を伝達する伝達ギアとを回転自在に連結する連結部材を設け、該連結部材は回転数センサ側の軸に、前記伝達ギアを前記ロータギア側に付勢するように軸着されていることを特徴とする回転センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は例えば自動車のステアリングにおける回転角度を検出するのに用いる回転センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車のステアリングにはその回転角度を検出するために回転センサが取り付けられることがある（例えば、特許文献１参照。）。かかる回転センサはロータとステータとを備え、ロータがステアリングと一体に回転する一方、ステータはケースを介してコンビネーションスイッチブラケット等に固定され、ステアリングの操舵角に応じてロータとステータとの相対的な回転角度を変化させるようになっている。
【０００３】
また、ロータにはロータの回転角度を検出するためのロータセンシング部が備わっている。ロータセンシング部は、例えば銅等の導電性材料でできた周方向に幅が可変のリング部材からなる。一方、ステータには磁性材コア内に収容されたコイルがロータのリング部材を挟み込むように対向配置されている。そして、リング部材を回転させることで渦電流の発生度合いをコイルインピーダンスの変動に変換してこれを検知し、回転角度信号として取り出すようになっている。
【０００４】
なお、ステアリングは車両の構造上一般に−９００°〜＋９００°の回転、すなわち５回転（左周りに２回転半、右周りに２回転半）するようになっており、回転センサはかかるステアリングの回転数も検出して−９００°〜＋９００°の回転範囲におけるステアリングの操舵角（絶対回転角度）を検出できるようになっている。
【０００５】
このステアリング回転数の検出に当たっては回転数センサが用いられる。回転数センサはロータが所定量回転するごとに歯送りがなされるゼネバ歯車を有している。また、ゼネバ歯車には、例えば周方向に幅が段階的に変化する導電性のリング部材が備わっており、当該リング部材の一部に交流磁界を加えるようにしてリング部材の回転角度に応じた渦電流を発生させている。そして、渦電流の発生度合いをコイルインピーダンスの変動に変換してこれを検知し、ステアリング回転数信号として取り出すようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−０９８５０６号（第４−６頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の回転数センサを従来から一般的に用いられているゼネバ歯車（マルタクロス）を用いて構成する際、ロータの回転をゼネバ歯車に滑らかに伝達できる回転センサが求められている。
【０００８】
このような機能上の要求を満たすために、例えば図５に示すように、伝達ギア１１を設け、この伝達ギア１１を介してロータギア２１の回転をゼネバ歯車１２に伝達することが考えられている。このように構成することにより、ロータ２０の回転をゼネバ歯車１２に滑らかに伝達できる回転センサを得ることができる。なお、各ギア１１、２１の軸は、その位置を固定して軸支されている。
【０００９】
しかしながら、回転センサ１００をステアリングシャフトＳに組み付けた時に、測定対象物であるステアリングシャフトＳと回転センサ１００との間の構成要素間のずれが積分する。ずれの積分の仕方によっては、矢印Ｔのように、ロータ２０の伝達ギア１１側へのずれ量が大きくなる場合もある。このような場合、上述の構成では伝達ギア１１の滑らかな回転は阻害され、ステアリングシャフトＳの回転数の検出に支障が発生することが考えられる。また、回転センサ１００をステアリングシャフトＳに組み付けた時のずれ量にはバラつきがあるため、ずれ量が常に吸収できるように回転センサ１００を組み立てることも困難であった。
【００１０】
本発明の目的は、ロータの回転をゼネバ歯車に常に滑らかに伝達して回転数を検出できる回転センサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明にかかる回転センサは、回転体に固定されるロータギアと、回転体の回転数を検出する回転数センサとを備え、回転数センサとロータギアとの間に伝達ギアを介在させて回転体の回転を回転数センサに伝達する回転センサであって、前記回転数センサと該回転数センサに回転を伝達する伝達ギアとを回転自在に連結する連結部材を設け、該連結部材は回転数センサ側の軸に、前記伝達ギアを前記ロータギア側に付勢するように軸着されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成とすることにより、回転センサを組み着け対象物（ステアリングシャフト等）に組み付けた時等のずれ量が生じても、このずれ量に応じてロータギアと伝達ギアの位置が変動する。このためロータギアと伝達ギアは常に最適な間隔に保たれ、組み着け対象物の回転を回転数センサに滑らかに伝達して回転数を検出することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかる回転センサ１について説明する。従来の回転センサ１００と異なる点は、回転数センサ２と該回転数センサ２に回転を伝達する伝達ギア１１とを回転自在に連結する連結部材７０を設け、該連結部材７０は回転数センサ２側の軸に、前記伝達ギア１１をロータギア２１側に付勢するように軸着されていることである。
【００１４】
なお、以下の実施形態においては本発明の一実施形態にかかる回転センサ１を用いて車両のステアリング操舵角を検出する場合を想定して説明を行う。
【００１５】
本発明の一実施形態にかかる回転センサ１は、図１及び図２に示すようにステアリングシャフトＳと共に回転するロータ２０と、図示しないコンビネーションスイッチブラケット等にケース１０を介して固定されるステータ３０とを備えている。そして、ステアリングの−９００°〜＋９００°の回転範囲内においてロータ２０とステータ３０との相対的な回転角度が変化するようになっている。なお、図２（ａ）はケース１０側からステータ３０側を見た状態を示した図で、図２（ｂ）はステータ３０側からケース１０側を見た状態を示した図である。
【００１６】
ロータ２０にはロータセンシング部２５が備わっている。ロータセンシング部２５は銅等の導電性の部材でできた周方向に幅が可変のリング部材からなる。一方、ステータ３０には、磁性材コア内にコイルが収容されたコイルコア３５、１５がロータセンシング部２５のリング部材に対向配置するようにそれぞれ設けられ、リング部材を回転させることによって渦電流の発生度合いをコイルインピーダンスの変動に変換してこれを検知し、角度信号として取り出すようになっている。これによって、ステアリングが３６０°回転するごとに回転角度を周期的に検出可能としている。
【００１７】
ロータ２０には、図１及び図２に示すようにロータ２０と一体になったロータギア２１と、ロータギア２１にギア部１１ａが噛合した伝達ギア１１と、伝達ギア１１によって間欠的に回転されるゼネバ歯車１２とが備わっている。なお、ゼネバ歯車１２はステアリングの回転数を検出する回転数センサ２（図２参照）としての役目を果たしている。すなわち、回転数センサ２として使用されるゼネバ歯車１２はロータ２０の一定回転ごとに１ピッチ分歯車が歯送りされるようになっている。そして、かかるゼネバ歯車１２には図示しない段階的に異なる幅を有するリング状の銅箔板が備わっている。これによって、ステアリングが所定角度回転するごとにゼネバ歯車１２が間欠送りされると共に銅箔板の幅が変化するようになっている。また、この銅箔板に局所的に交流磁界が加わるように検出コイル３６が銅箔板の近傍に配置され、ステアリングが所定量回転するごとに交流磁界が加わる部位の銅箔板の幅が変化し、これに応じて発生する渦電流の発生度合いをコイルインピーダンスの変動に変換して検出するようになっている。これによって、−９００°〜＋９００°のステアリング回転範囲内で段階的に異なる信号を出力してステアリング回転数を検出可能としている。
【００１８】
図２（ｂ）に示されるように、ロータギア２１とゼネバ歯車１２との間に介在する伝達ギア１１の外周部にはロータギア２１と噛合するギア部１１ａが形成され、中央部にはゼネバ歯車１２の周面と摺動可能なＣ字型の凸状摺動部１１ｂが形成されている。また、伝達ギア１１の凸状摺動部１１ｂの切欠き部分近傍にはゼネバ歯車１２を間欠送りするピン状のゼネバドグ１１ｃが突出形成されている。そして、ゼネバドグ１１ｃは伝達ギア１１の回転に伴って伝達ギア１１の軸線廻りに移動するようになっている。
【００１９】
なお、ロータギア２１のギア径に較べて伝達ギア１１のギア径は小さく、伝達ギア１１はロータギア２１に対して増速ギアとなっている。また、伝達ギア１１のギア径とゼネバ歯車１２の歯車径はほぼ等しくなっており、これによってゼネバドグ１１ｃの移動軌跡の接線方向とゼネバ歯車１２のスリット１２ｓの形成方向とがかなり近くなっている。
【００２０】
また、回転センサ１にはゼネバ歯車１２と該ゼネバ歯車１２に回転を伝達する伝達ギア１１とを回転自在に連結する連結部材７０が設けられている。該連結部材７０は薄板状の金属製あるいは樹脂製の部材で、ステータに設けられた軸３０ａと間欠ギアの軸１１ｄが挿通される２つの孔を有する。連結部材７０は、一方の孔が軸３０ａに挿通されて軸着され、軸３０ａを中心として回動自在に設けられている。そして、ゼネバ歯車１２は軸３０ａに軸支され、伝達ギア１１の軸１１ｄは、連結部材７０の他方の孔に挿通されて軸支されている。
【００２１】
さらに、回転センサ１には板ばね８０が設けられている。板ばね８０は、弾性を有する金属製あるいは樹脂製で、一方の端部が図示しない固定部材でステータ７０に固定されて片持ち梁状に設けられている。そして他方の端部は前記連結部材７０に当接して該連結部材７０をロータ２０側に付勢するように設けられており、これに伴い、前記伝達ギア１１はロータギア２１側に付勢される。
【００２２】
続いて、上述の実施形態における回転センサ１の作用について説明する。
【００２３】
回転センサ１をステアリングシャフトＳに組み付けると、測定対象物であるステアリングシャフトＳと回転センサ１との間の構成要素間のずれが積分してずれ量が発生し、組み付け前後で回転センサ１におけるロータ２０の位置が変動し、ロータギア２１の位置も変動する。これに伴い伝達ギア１１もロータギア２１に追従して位置が変動し、連結部材７０は軸３０ａを中心に回動する。このとき、連結部材７０は板ばね８０によりロータギア２１側に付勢されているので、伝達ギア１１とロータギア２１との間隔は常に最適な状態に保たれる。また、連結部材７０により伝達ギア１１とゼネバ歯車１２は常に所定の間隔に保たれている。このため、回転センサ１をステアリングシャフトＳに組み付けたときにずれ量が発生してもこのずれ量は吸収され、伝達ギア１１の滑らかな回転が阻害されることはない。さらにずれ量が異なっても、そのずれ量に応じてロータギア２１と伝達ギア１１の位置が変動してずれ量を吸収するので、伝達ギア１１を常に滑らかに回転させることができる。
【００２４】
図３及び図４はロータ２０の回転に伴いゼネバ歯車１２が間欠的に送られる状態を示した図である。なお、図中ロータ２０においてステアリングシャフトＳとの嵌合孔は図示省略してある。
【００２５】
図３（ａ）はこの説明における初期状態を表し、図３（ｂ）は図３（ａ）からロータギア２１が７５°回転すると共にこれに応じて伝達ギア１１が１２０°回転し、ゼネバドグ１１ｃがゼネバ歯車１２のスリット１２ｓに進入する直前の状態を示している。
【００２６】
この図から分かるように、ゼネバドグ１１ｃの進行方向とゼネバ歯車１２のスリット１２ｓの形成方向がこの際ほぼ一致しており、スリット１２ｓへのゼネバドグ１１ｃの滑らかな進入が可能であることが分かる。
【００２７】
次いで、図３（ｃ）に示すようにロータギア２１が初期状態から９３．７５°回転すると伝達ギア１１が初期状態から１５０°回転し、ゼネバドグ１１ｃがゼネバ歯車１２のスリット１２ｓに入り込み、ゼネバ歯車１２を間欠送りし始めている。
【００２８】
続いて、図４（ａ）に示すように初期状態からロータギア２１が１１２．５°回転すると、これに応じて伝達ギア１１が１８０°回転し、ゼネバドグ１１ｃがゼネバ歯車１２のスリット１２ｓに奥まで完全に進入する。
【００２９】
更に、図４（ｂ）に示すように初期状態からロータギア２１が１３１．２５°回転すると、これに応じて伝達ギア１１が２１０°回転し、ゼネバドグ１１ｃがゼネバ歯車１２のスリット奥から若干移動する。
【００３０】
そして、図４（ｃ）に示すように初期状態からロータギアが１５０°回転すると、これに応じて伝達ギア１１が２４０°回転し、ゼネバドグ１１ｃがゼネバ歯車１２のスリット１２ｓから脱出する。この図から明らかなように、ゼネバドグ１１ｃの脱出方向とゼネバ歯車１２のスリット１２ｓの形成方向はこの際ほぼ一致しており、スリット１２ｓからのゼネバドグ１１ｃの滑らかな脱出が可能となっている。
【００３１】
すなわち、これらの図から分かるように、ずれ量が発生しても、伝達ギア１１とロータギア２１との間隔、及び伝達ギア１１とゼネバ歯車１２の間隔は常に最適に保たれているため、伝達ギア１１を介することで伝達ギア１１のゼネバドグ１１ｃがゼネバ歯車１２のスリット１２ｓに無理なく進入し、かつゼネバドグ１１ｃがゼネバ歯車１２のスリット１２ｓから無理なく脱出するので、ゼネバ歯車１２を滑らかに間欠駆動させることができる。
【００３２】
従って、伝達ギア１１は常に滑らかに回転して、ゼネバ歯車１２が間欠的に滑らかに送られる、ステアリングが３６０°回転するごとに回転数を周期的に検出できることが分かる。
【００３３】
以上説明した回転センサは車両のステアリング回転角度検出用に限定されることはなく、回転角度を検出することを必要とするいかなる回転体にも好適に利用することができる。
【００３４】
なお、伝達ギアやゼネバ歯車の形状は上記説明のものに限定されるものではなく、ロータの回転を伝達してゼネバ歯車を回転できればどのような形態であってもよい。また、ゼネバ歯車側に、電圧検出用のブラシを設けてこれをスリップリングに電気的に接触させて分圧を測定し、これを変換して回転数を検出するようにしてもよい。
【００３５】
さらに、連結部材は、ステータ側ではなくゼネバ歯車側に設けられた軸に軸着してもよい。あるいは、連結部材側に軸を設け、これに伝達ギアとゼネバ歯車とを軸支するようにしてもよい。
【００３６】
また、連結部材７０をロータ２０側に付勢できれば付勢手段は板ばねに限定されることはなく、別の形態の付勢手段を用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる回転センサは、回転センサを組み着け対象物に組み付けた時等のずれ量が生じてロータギアの位置がずれても、このずれに応じてと伝達ギアの位置が変動するので、ロータギアと伝達ギアは常に最適な間隔に配置され、組み着け対象物の回転を回転数センサに滑らかに伝達して回転数を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる回転センサを車両のステアリングシャフトに取り付けた状態で示した断面図である。
【図２】図１の回転センサの構造を部分的に示した概略図である。
【図３】図２に示した回転センサのロータを徐々に回転させた場合の伝達ギアとゼネバ歯車の関係を図３（ａ）から図３（ｃ）の順で示す図である。
【図４】図３に続いて図２に示した回転センサのロータを徐々に回転させた場合の伝達ギアとゼネバ歯車の関係を図４（ａ）から図４（ｃ）の順で示す図である。
【図５】従来の回転センサの構造を部分的に示した概略図である。
【符号の説明】
１    回転センサ
２    回転数センサ
１１    伝達ギア
１１ａ    ギア部
１１ｂ    凹状摺動部
１１ｃ    ゼネバドグ
１２    ゼネバ歯車
１５    コイルコア
１２ｓ    スリット
２０    ロータ
２１    ロータギア
２５    ロータセンシング部
３０    ステータ
３０ａ  軸
３５    コイルコア
３６    検出コイル
７０    連結部材
８０    板ばね
Ｓ    ステアリングシャフト
【図１】
2004340609.tif 000003
【図２】
2004340609.tif 000004
【図３】
2004340609.tif 000005
【図４】
2004340609.tif 000006
【図５】
2004340609.tif 000007