(57)【要約】【課題】小型で回転数検出時に騒音を発することのない回転センサを提供する。【解決手段】回転体の回転数を検出できる回転センサにおいて、回転体に固定されるロータギア２１と回転体の回転数を検出する回転センサ２とを備え、回転センサ２とロータギア２１との間に少なくとも１つの伝達ギア１１を介在させて回転体の回転数を回転センサ２に伝達することで、回転体と共に回転するロータギア２１と回転体の回転数を検出する回転センサ２とが直接噛合することがなくなり、小型で回転数検出時に騒音を発することのない回転センサ１とすることができる。【選択図】        図２
2004191300.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少なくとも１つの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ことを特徴とする回転センサ。
【請求項２】
前記回転数センサはゼネバ歯車を備え、前記ゼネバ歯車に噛合する前記伝達ギアのギア径は前記ロータギアのギア径よりも小さく前記ゼネバ歯車のギア径と近似していることを特徴とする、請求項１に記載の回転センサ。
【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鉄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、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号公報（第４−６頁、第１図）
【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）を用いて構成すると、ロータの外周にゼネバ歯車の歯送り用ピンを設けなくてはならず、かつ歯送り用ピンによって滑らかに間欠送りされる大きさ・形状のゼネバ歯車をロータ周囲に配置させる必要がある。図６にかかる構造を備えた回転センサ５の部分的構成を示す。
【０００７】
上述のような機能上の要求を満たすゼネバ歯車を用いて回転数センサを構成したのでは同図に示すように回転センサ５自体の半径方向の大きさが大きくなり、結果として回転センサ自体が大型化する（図６に示すステアリングシャフト半径ＲＳと回転センサ５の中心５Ｃからケース５１の外周までのケース半径Ｒ１を比較参照）。
【０００８】
例えば回転センサを用いてステアリングの操舵角（絶対回転角度）を検出する場合、当該回転センサをステアリングホイールの近傍に設けなければならず、このような大型化した回転センサ５をステアリングホイール近傍に装着したのではステアリング操舵時に操作の障害となって好ましくない。
【０００９】
一方、ゼネバ歯車自体を図７に示すような特殊形状の間欠ギアに設計変更し、回転センサの半径方向の大きさを小さくすることで回転センサ自体の大きさを小型化することも考えられる。
【００１０】
この回転センサ６は間欠ギア６４を有し、間欠ギア６４はロータ６３の外周面に沿って摺動する円弧状の摺動凹部６４ｃを周囲方向に複数（図７では６箇所）設けたプレート状の基部６４ａと、基部６４ａの一面に形成されたひとで形状のギア部６４ｂとを備え、ロータ６３の外周部所定位置に備わったゼネバドグ６３ｂがロータ外周部分に位置したギア部６４ｂを間欠的にはじくことでギア部６４ｂの歯送りを間欠的に行うようになっている。
【００１１】
また、ここでは図示しない基部６４ａのギア形成面と反対側面には周方向に幅が段階的に変化する導電性のリング部材（図示せず）が備わり、このリング部材に上述の従来例と同様にコイルから交流磁界を局所的に加えるようになっている。そして、かかるリング部材におけ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化してこれを検知し、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。
【００１２】
図７からも分かるように、回転センサ６はその構造上上述の図６に示した回転センサ５に較べて明らかに小型化できる（図７に示すステアリングシャフトＳの半径ＲＳと回転センサ６の中心６Ｃからケース外周までのケース半径Ｒ２参照）。
【００１３】
しかしながら、回転センサをこのように構成したのではロータ６３のゼネバドグ６３ｂがギア部６４ｂに当たってこれをはじく際にかなりの衝突音を発生させる。
【００１４】
これは、回転センサ６が大径のロータ６３から小径の間欠ギア６４に回転を直接伝達しようとする構造を有し、かつ通常のギア同士の噛み合い状態と同じように間欠ギア６４のギア部６４ｂに対してゼネバドグ６３ｂの進入角度が９０°近くになるためである。また、間欠ギア６４を歯送りする際に間欠ギア６４の摺動凹部６４ａ間の突起部がロータ６３に当たって衝撃音を発生させる場合もある。
【００１５】
このような回転センサ６を用いてステアリングの回転数を検出しようとすると、ステアリングを回転させるごとに上述の当たり音が断続的に発生するようになる。回転センサ６はその機能上ステアリングホイールの近傍に設けなければならないので、ステアリングの操舵時にこのような音の発生により運転者に不快感を与える。ステアリングは−９００°〜＋９００°の回転範囲で合計５回転するので特にステアリングを何回転もさせる場合、このような当たり音が連続的に発生して好ましくない。
【００１６】
本発明の目的は、小型で回転数検出時に騒音を発することのない回転センサを提供することにある。
【００１７】
【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少なくとも１つの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ようになっている。
【００１８】
回転体と共に回転するロータギアと回転体の回転数を検出する回転センサとが直接噛合せず、それらの間に少なくとも１つの伝達ギアを介在させているので、回転体から回転センサへの回転の伝達が滑らかに行われる。従って、従来のように回転体と共に回転するロータギアが回転センサに直接回転を伝達する際に生じるような歯同士のはじき音を発することがなく、騒音の少ない回転センサとすることができる。
【００１９】
また、回転体と共に回転するロータギアと回転体の回転数を検出する回転センサとを直接噛合させつつ歯のはじき音を低減させようとすると回転センサ自体が大型化してしまうが、伝達ギアを介して回転体の回転を回転センサに伝えているのでこのような回転センサ自体の大型化を避けることができる。
【００２０】
また、本発明の請求項２に記載の回転センサは、請求項１に記載の回転センサにおいて、回転数センサはゼネバ歯車を備え、ゼネバ歯車に噛合する伝達ギアのギア径はロータギアのギア径よりも小さくゼネバ歯車のギア径と近似している。
【００２１】
ゼネバ歯車とこれと噛合する伝達ギアの径が近似しているので、伝達ギアのゼネバドグがゼネバ歯車のスリットに滑らかに進入することで、伝達ギアからゼネバ歯車への回転の伝達がはじき音を発生することなく滑らかに行われる。また、伝達ギアの径がロータギアの径よりも小さいので回転センサ自体の半径方向の大きさを小さくすることができ、回転センサ自体の小型化を図ることができる。
【００２２】
【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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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は鉄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収容されたコイル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、リング部材を回転す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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
この点について図３を用いてより詳細に説明すると、ゼネバドグ１１ｃがゼネバ歯車１２のスリット１２ｓに進入する際、ゼネバ歯車１２のスリット形成方向とかなり近い進入角度（両角度間のずれは角度αのみ）でゼネバドグ１１ｃがスリット１２ｓに進入する。そして、ゼネバドグ１１ｃがゼネバ歯車１２のスリット１２ｓに進入した後にゼネバ歯車１２を間欠送りさせる方向に移動するようになっている。これによって、ゼネバ歯車１２の間欠送り時に歯車同士の当たり音発生を防止することができる。また、伝達ギア１１及びゼネバ歯車１２のギア径はロータギア２１のギア径より小さくなっているので、回転センサ自体の半径方向の大きさが図６に示す従来の回転センサ５に較べて格段に小さくなっている（図２に示すステアリングシャフトＳの半径ＲＳと回転センサ１の中心１Ｃからケース外周までのケース半径Ｒ３参照）。
【００３０】
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。
【００３１】
図４及び図５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。
【００３２】
図４（ａ）はこの説明における初期状態を表し、図４（ｂ）は図４（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。
【００３３】
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。
【００３４】
次いで、図４（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。
【００３５】
続いて、図５（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。
【００３６】
更に、図５（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。
【００３７】
そして、図５（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。
【００３８】
すなわち、これらの図から分かるように伝達ギア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。その結果、ゼネバ歯車１２が伝達ギア１１を介して歯同士の当たり音を発生することなく間欠的に送られることが分かる。
【００３９】
従って、ゼネバ歯車１２を回転させる際の従来型の回転センサ６に見られたはじき音が発生せず騒音を低減した回転センサ１とすることができる。
【００４０】
また、ロータギア２１より小径の伝達ギア１１を介在させることで、ステアリングと共に回転するロータギアとステアリングの回転数を検出するゼネバ歯車とを直接噛合させながら歯同士のはじき音を低下させる構造をとる必要がない。従って、回転センサ１の半径方向の大きさを小さくすることができ、回転センサ全体の小型化を図ることが可能となる。
【００４１】
また、一般的に使用されているゼネバ歯車を使用できるので、特殊な形状のゼネバ歯車をロータギアの形状に合わせて特別に設計する必要はなく、コスト的に廉価な回転センサとすることができる。
【００４２】
なお、上述の実施形態では伝達ギアは１つであったが必ずしもこれには限定されず２つ以上の伝達ギアをロータギアとゼネバ歯車との間に介在させても良い。
【００４３】
また、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。しかしながら、車両のステアリング回転角度検出用などの回転時に騒音を発生することが好ましくない部位の回転体であってなおかつ回転センサ自体の小型化が要求されるような部位の回転角度検出に使用すると、その効果を十分に発揮することができる。
【００４４】
【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、回転体と共に回転するロータギアと回転体の回転数を検出する回転センサとが直接噛合せず、それらの間に少なくとも１つの伝達ギアを介在させているので、回転体から回転センサへの回転の伝達が滑らかに行われる。従って、従来のように回転体と共に回転するロータギアが回転センサに直接回転を伝達する際に生じるような歯同士のはじき音を発することがなく、騒音の少ない回転センサとすることができる。
【００４５】
また、回転体と共に回転するロータギアと回転体の回転数を検出する回転センサとを直接噛合させつつ、歯のはじき音を低減させようとすると回転センサ自体が大型化してしまうが、伝達ギアを介して回転体の回転を回転センサに伝えているので、このような回転センサ自体の大型化を避けることができる。
【００４６】
また、本発明の請求項２に記載の回転センサは、ゼネバ歯車とこれと噛合する伝達ギアの径が近似しているので、伝達ギアのゼネバドグがゼネバ歯車のスリットに滑らかに進入することで、伝達ギアからゼネバ歯車への回転の伝達がはじき音を発生することなく滑らかに行われる。また、伝達ギアの径がロータギアの径よりも小さいので回転センサ自体の半径方向の大きさを小さくすることができ、回転センサ自体の小型化を図ることができる。
【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ゼネバ歯車を間欠送りする際の状態を示した部分的拡大図である。
【図４】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】図４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５（ａ）から図５（ｃ）の順で示す図である。
【図６】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。
【図７】従来の別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
５    回転センサ
５Ｃ    中心
６    回転センサ
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
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
３５    コイル
３６    検出コイル
５１    ケース
６３    ロータ
６３ｂ    ゼネバドグ
６４    間欠ギア
６４ａ    基部
６４ｂ    ギア部
６４ｃ    摺動凹部
Ｒ１〜Ｒ３    ケース半径
ＲＳ    ステアリングシャフト半径
Ｓ    ステアリングシャフト
【図１】
2004191300.tif 000003
【図２】
2004191300.tif 000004
【図３】
2004191300.tif 000005
【図４】
2004191300.tif 000006
【図５】
2004191300.tif 000007
【図６】
2004191300.tif 000008
【図７】
2004191300.tif 000009