(57)【要約】【課題】構成部材の組み付けの確認作業を容易に行うことができる回転角検出装置を提供する。【解決手段】主動ギア、従動ギア５０、磁石６０と、磁気センサ８１と、従動ギア５０の回転軸方向への移動を規制するホルダ７０と、これらを収容するケース２０とを備える回転角検出装置において、従動ギア５０は、ケース２０に回転可能に軸支され、ホルダ７０は、従動ギア５０の軸受と反対側の部位に接触した状態で装着され、カバー３０のホルダ７０に対向する部位には、弾性変形可能とされた規制部材３５を設け、カバー３０を軸受と反対側からホルダ７０に対向してケース２０に取り付けたとき、規制部材３５は、ホルダ７０が存在しない場合には、従動ギア５０と係合してこれの回転を規制する一方、ホルダ７０が存在するときには、ホルダ７０との接触により弾性変形して従動ギア５０とは係合しない回転角検出装置。【選択図】図３
2012242131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の回転に合わせて回転する主動ギアと、
前記主動ギアに連動して回転する従動ギアと、
前記従動ギアに固定された磁石と、
前記磁石と対向して同磁石の回転に伴う磁場の変化を検出する磁気センサと、
前記従動ギアの回転軸方向への移動を規制するホルダと、
前記主動ギア、従動ギア、及びホルダを収容するケースとを備える回転角検出装置において、
前記ケースに取り付けられて同ケースとの間に空間を形成する付属部材を備え、
前記従動ギアは、前記ケースに設けられた軸受を回転可能に支持し、
前記ホルダは、前記従動ギアの前記軸受と反対側の部位に接触した状態で装着され、
前記付属部材は、前記軸受と反対側から前記ホルダに対向して、前記ケースに取り付けられ、同付属部材の前記ホルダに対向する部位には、弾性変形可能とされた規制部材を設け、
前記規制部材は、前記ホルダが存在しない状態で、前記付属部材を前記ケースに取り付けたとき、前記従動ギアに係合して同従動ギアの回転を規制する一方、前記ホルダが存在するときには、前記ホルダとの接触を通じて弾性変形することにより、前記従動ギアに対する係合が規制される回転角検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転角検出装置において、
前記規制部材は、前記従動ギアの回転軸と同軸方向に延びる軸状部材であって、前記ホルダが存在しない状態で前記付属部材を前記ケースに取り付けたとき、前記従動ギアの歯先円と歯底円との間に位置するように設けた回転角検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転角検出装置において、
前記ホルダは、前記従動ギアへ向かうにつれて拡径するテーパ状に形成し、前記従動ギアと同軸に設けた回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転体の回動に基づく磁場の変化を、磁気センサを通じて検出することで回転体の回転角を検出する回転角検出装置が知られている。例えば、図４に示されるように、特許文献１に記載の回転角検出装置１００は、ステアリング軸１０１と一体回転する主動ギア１０２、および同主動ギア１０２と噛合する２つの従動ギア１０３を備える（図中では１つのみ図示する）。また、この従動ギア１０３には、同従動ギア１０３と一体回転する磁石１０４が設けられている。この回転角検出装置１００は、磁石１０４の回転軸方向にこれと対向する磁気センサ１０５を有する回路基板１０６を備えている。磁気センサ１０５は、磁場（磁束密度）に応じた電圧を生成する磁気抵抗素子と備える。従って、この回転角検出装置１００では、ステアリング軸１０１の回転にともない磁石１０４が回転し、この磁石周辺の磁場が変化する。２つの磁気センサ１０５は、磁場の変化に応じて位相の異なる２つの電圧を生成する。この回転角検出装置１００では、２つの従動ギア１０３の回転によって生じる２つの電圧の位相差からステアリング軸１０１の絶対角を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６６２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の回転角検出装置１００では、先に説明した構成部材（１０２〜１０６）は、断面コの字状のカバー１０７とその開口部を塞ぐ態様で同カバー１０７に取り付けられる板状のケース１０８との間に形成される空間に収容されている。ここで、従動ギア１０３とカバー１０７との間にはシート状部材１０９が、同じく従動ギア１０３とケース１０８との間にはホルダ１１０が、それぞれ介在されている。シート状部材１０９及びホルダ１１０は、従動ギア１０３の回転軸を軸支するとともに、この回転軸を軸方向、すなわち、図中における上下方向において挟持する。これにより、従動ギア１０３は、回転軸方向への移動が規制されている。
【０００５】
しかしながら、この回転角検出装置では、組み付け忘れなどに起因してシート状部材１０９及びホルダ１１０のどちらか一方が欠落した場合でも、従動ギア１０３をカバー１０７とケース１０８との間の空間に収容してこれらカバー１０７とケース１０８とを互いに組み付けることができる。例えば、ホルダ１１０が欠落した場合、従動ギア１０３とケース１０８（正確には回路基板１０６）との間には、ホルダ１１０分のスペースが生じる。すなわち、従動ギア１０３は、このスペース分だけ回転軸方向への移動が可能となる。この従動ギア１０３の回転軸方向への移動に伴い異音が発生するおそれがある。また、移動に伴い従動ギア１０３と主動ギア１０２との良好な噛み合い状態が維持できず、その結果、主動ギア１０２が回転しても従動ギア１０３は円滑に回転しなくなるおそれがある。
【０００６】
これらの問題の発生を抑制するために、カバー１０７とケース１０８との組み付け前にシート状部材１０９及びホルダ１１０が組み付けられているか否かの確認を目視により行うことは可能である。しかしながら、この確認作業をカバー１０７とケース１０８とが組み付けられた後に行うことは困難であった。組み付け前における目視での確認では、不十分となるおそれもあるため、組み付け後においてもこの確認作業を行いたいという要望があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成部材の組み付けの確認作業を容易に行うことができる回転角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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、検出対象の回転に合わせて回転する主動ギアと、前記主動ギアに連動して回転する従動ギアと、前記従動ギアに固定された磁石と、前記磁石と対向して同磁石の回転に伴う磁場の変化を検出する磁気センサと、前記従動ギアの回転軸方向への移動を規制するホルダと、前記主動ギア、従動ギア、及びホルダを収容するケースとを備える回転角検出装置において、前記ケースに取り付けられて同ケースとの間に空間を形成する付属部材を備え、前記従動ギアは、前記ケースに設けられた軸受を回転可能に支持し、前記ホルダは、前記従動ギアの前記軸受と反対側の部位に接触した状態で装着され、前記付属部材は、前記軸受と反対側から前記ホルダに対向して、前記ケースに取り付けられ、同付属部材の前記ホルダに対向する部位には、弾性変形可能とされた規制部材を設け、前記規制部材は、前記ホルダが存在しない状態で、前記付属部材を前記ケースに取り付けたとき、前記従動ギアに係合して同従動ギアの回転を規制する一方、前記ホルダが存在するときには、前記ホルダとの接触を通じて弾性変形することにより、前記従動ギアに対する係合が規制されることを要旨とする。
【０００９】
ホルダをはじめとして回転角検出装置の各構成部材は、ケース及び付属部材との間に形成される空間に収容される。従って、ケースと付属部材とが組み付いた後では、ホルダが収容されているか否かを確認することが難しい。その点、同構成によれば、ホルダがケース及び付属部材との間に形成される空間に収容されない場合、規制部材は、従動ギアの回転を規制する。これに伴い主動ギアの回転も規制される。従って、主動ギアの回転が規制されるとき、ホルダがケース及び付属部材との間に形成される空間に収容されていないことを容易に確認することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転角検出装置において、前記規制部材は、前記従動ギアの回転軸と同軸方向に延びる軸状部材であって、前記ホルダが存在しない状態で前記付属部材を前記ケースに取り付けたとき、前記従動ギアの歯先円と歯底円との間に位置するように設けたことを要旨とする。
【００１１】
同構成によれば、弾性変形部材で構成された軸状部材を、従動ギアの歯先円と歯底円との間に位置するように配置という簡易な構成でホルダが配置されないときに従動ギアの回転を規制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転角検出装置において、前記ホルダは、前記従動ギアへ向かうにつれて拡径するテーパ状に形成し、前記従動ギアと同軸に設けたことを要旨とする。
【００１３】
同構成によれば、規制部材は、回転角検出装置に組み付けられるとき、ホルダの形状に沿って弾性変形する。すなわち、従動ギアに近づくにつれて拡径するように弾性変形する。従って、ホルダは、この規制部材の弾性変形にともなう従動ギア方向への弾性力を受ける。すなわち、ホルダは従動ギア側へ押しつけられる。これにより、ホルダは、従動ギアの回転軸方向への移動を規制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、構成部材の組み付けの確認作業を容易に行うことができる回転角検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態における回転角検出装置の斜視図。
【図２】図１の回転角検出装置の平面図。
【図３】（ａ）図２の断面指示線Ａ−Ａにおける断面図、（ｂ）ホルダが欠落した場合の図３（ａ）に対応する断面図。
【図４】従来の回転角検出装置の半断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。本例では、自動車のステアリングと一体回転するステアリング軸に設けられて、同ステアリング軸の回転角を検出する回転角検出装置について説明する。
【００１７】
＜回転角検出装置の構成＞
図１に示されるように、回転角検出装置１０は、ケース２０と、同ケース２０に取り付けられるカバー３０と、これら両者に回転可能に挟持される主動ギア４０とを備えてなる。これらケース２０、カバー３０、及び主動ギア４０は、合成樹脂材料により形成されている。なお、カバー３０は、合成樹脂材料のなかでも弾性が大きい材料、例えばＡＢＳ樹脂が採用される。
【００１８】
ケース２０は、円筒部２１とこれの右側に連続して下方に延びる収容部２２とを備えている。円筒部２１は、内壁、外壁、及びこれらを繋ぐ円盤状の底壁によって形成されている。収容部２２は、下部が塞がれるとともに上部が開口している四角筒状とされている。円筒部２１の外周部には等間隔で３つの係止突部２３が、収容部２２の上縁部には前側と後側に２つずつ計４つの係止突部２４が設けられている。
【００１９】
カバー３０は、円筒部２１の内径及び外径と一致する円筒部３１と、これの右側に連続する板状の蓋部３２とを備えている。この蓋部３２は方形とされ、収容部２２の開口部の外郭形状と一致する。円筒部３１の外周部には先の３つの係止突部２３のそれぞれと対応する３つの係止孔３３が設けられている。また、蓋部３２には、先の４つの係止突部２４のそれぞれと対応する４つの係止孔３４が設けられている。
【００２０】
主動ギア４０は、輪状に形成されている。主動ギア４０の内周部には、２つの係合突部４１が互いに対向して設けられている。また、主動ギア４０の外周部には、図示しないギア部が形成されている。また、主動ギア４０の上面及び下面における内周面には、図示しないリング状のレールが形成されている。このレールの外径は、円筒部２１の内径よりも若干小さく設定されている。
【００２１】
ケース２０及びカバー３０は、間に主動ギア４０を挟む態様で組み付けられている。主動ギア４０の下面に形成されたレールは円筒部２１に、同じく上面のレールはカバー３０の円筒部３１にそれぞれ挿入されている。また、円筒部３１は円筒部２１に上方から挿入されている。蓋部３２により収容部２２の開口部は閉塞されている。係止孔３３が係止突部２３に、係止孔３４が係止突部２４に、それぞれ係止されている。これにより、ケース２０とカバー３０とが互いに固定されている。また、このとき主動ギア４０は、ケース２０の内壁とカバー３０と内壁とによって回転可能に挟持される。
【００２２】
この回転角検出装置１０が図示しないステアリング軸に組み付けられるとき、主動ギア４０の係合突部４１は、ステアリング軸に設けられた係合部と回転方向において係合する。これにより、主動ギア４０は、ステアリング軸と一体回転する。
【００２３】
図３（ａ）に示されるように、回転角検出装置１０は、主動ギア４０の回転にともない回転する、２つの従動ギア５０を備えている。この従動ギア５０は、合成樹脂材料により形成されている。この従動ギア５０は、ケース２０の収容部２２に収容されている。
【００２４】
次に、従動ギア５０の支持構造について説明する。図３（ａ）に示されるように、収容部２２の上面には、上方に向かって延びる円筒状の軸支持部２５が形成されている。従動ギア５０は、軸支持部２５に回転可能に支持される円柱状の軸部５１と、同軸部５１の上部に形成された円板状のギア部５２と、同ギア部５２の上面に形成された筒状の磁石収容部５３とを備えている。これら、軸部５１、ギア部５２、及び磁石収容部５３は、同軸上に形成されている。従動ギア５０は、その軸部５１が軸支持部２５に支持されることにより、半径方向への移動が規制されている。なお、図示は省略するが、従動ギア５０のギア部５２は、主動ギア４０と噛み合っている。従って、主動ギア４０の回転に伴い従動ギア５０も回転する。また、磁石収容部５３には、磁石６０が収容され固定されている。磁石６０は、従動ギア５０と一体回転する。すなわち、主動ギア４０の回転にともない磁石６０も回転する。
【００２５】
ケース２０とカバー３０との間において、従動ギア５０の上部には、円錐台状のホルダ７０が設けられる。このホルダ７０は、下側に向かって徐々に拡径している。ホルダ７０の最下部の外径は、ギア部５２の外径よりも大きく設定されている。ホルダ７０の下面には凹部７１が形成されている。凹部７１は、ギア部５２を収容可能とされている。すなわち、凹部７１の内径はギア部５２の外径よりも大きい。また、凹部７１の深さは、ギア部５２の厚みよりも大きい。この凹部７１の中央には貫通孔７２が形成されている。貫通孔７２の内径は、磁石収容部５３の外径よりも大きい。また、凹部７１の内底面には、環状の凸部７３が形成されている。この凸部７３は、貫通孔７２の周囲を囲んでいる。ホルダ７０は、凸部７３を介してギア部５２の上面に当接している。また、ホルダ７０の底面における外縁は、収容部２２の上面に設けられた支持部材２６に当接している。
【００２６】
ホルダ７０の上方には、基板８０が配設されている。この基板８０は図示しない係止構造によりケース２０に取り付けられている。基板８０の下面には、磁気センサ８１が固定されている。磁気センサ８１は、軸支持部２５の軸線Ｏの延長上に設けられている。磁気センサ８１は、磁場（磁束密度）に応じた電圧を生成する磁気抵抗素子を利用したものである。基板８０には、２つの孔８２が形成されている。これら孔８２は、先の軸線Ｏを挟んでギア部５２のピッチ円にあたる左右２カ所に設けられている。
【００２７】
カバー３０の内頂面には、下方に向かって延びる２本の規制部材３５が形成されている。規制部材３５は、円柱形状とされている。この規制部材３５は、先の孔８２と対応する位置に形成されている。また、この規制部材３５の外径は、先の孔８２の内径よりも小さく設定されている。さらに、規制部材３５の下方への突出長は、その先端が従動ギア５０のギア部５２に到達する程度の長さに設定されている。規制部材３５は、ギア部５２の歯間に挿入可能とされている。なお、カバー３０はＡＢＳ樹脂で形成されているので、規制部材３５は弾性変形が可能とされている。
【００２８】
カバー３０は、規制部材３５を基板８０の孔８２を下方に向かって貫通する態様でケース２０に取り付けられている。このとき、規制部材３５はホルダ７０の斜面に沿って弾性変形した状態に維持されている。規制部材３５は、弾性変形に伴う弾性力によってホルダ７０を下方に押しつける。すなわち、ホルダ７０は従動ギア５０をケース２０に押しつける。これにより、従動ギア５０の上下方向への移動が規制される。
【００２９】
なお、ケース２０とカバー３０との間に配設される従動ギア５０、磁石６０、ホルダ７０、及び基板８０に固定される磁気センサ８１の各構成は、図２における指示線Ｂ−Ｂで示される位置にもう一組設けられる。また、この指示線Ｂ−Ｂで示される位置には、基板８０に設けられる孔８２、及びこの孔８２に挿入される規制部材３５についても、もう一組設けられる。これら各構成は、先に説明した構成と同一であることから、これらについての説明は省略する。
【００３０】
＜回転角検出装置の動作＞
このように構成された回転角検出装置１０では、ステアリング軸と一体回転する主動ギア４０の回転に伴い２つの従動ギア５０が回転する。すると２つの磁石６０が回転し、磁場が変化する。２つの磁気センサ８１は、磁場の変化に応じた位相の異なる電圧を生成する。回転角検出装置１０の図示しない制御装置は、２つの磁気センサ８１において生成される２つの電圧の位相差からステアリング軸の絶対角を算出する。
【００３１】
＜組み付けの確認＞
また、回転角検出装置１０では、各構成部材を組み付ける際にホルダ７０を組み付け忘れるおそれがある。この状況を想定した断面図を図３（ｂ）に示す。同図に示されるように、ホルダ７０が組み付け忘れられた場合、規制部材３５は、弾性変形せずに、従動ギア５０のギア部５２まで到達する。規制部材３５は、ギア部５２のピッチ円と同じ位置に形成されている。従って、規制部材３５は、ギア部５２の歯間に挿入される。この状態で、主動ギア４０が回転しようとすると、ギア部５２の歯が規制部材３５と当接し従動ギア５０は回転することができない。これにより、ホルダ７０が組み付けられていないことを検出することができる。
【００３２】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）カバー３０に弾性変形可能とされた規制部材３５を設けた。そして、カバー３０とケース２０とが組み付けられた際に、ホルダ７０が組み付けられていない場合には、規制部材３５が従動ギア５０のギア部５２と係合するようにした。これにより、従動ギア５０が規制される。ひいては主動ギア４０の回転が規制される。これにより、ケース２０とカバー３０とが組み付けられた後においても、主動ギア４０が回転するか否かでホルダ７０が組み付けられているか否かを確認することができる。
【００３３】
（２）このホルダ７０を従動ギア５０に向かって徐々に拡径するように形成した。これにより、ケース２０とカバー３０とが組み付けられた際に、規制部材３５は、ホルダ７０の斜面に沿って弾性変形する。規制部材３５は、弾性変形に伴う弾性力によってホルダ７０を下方に押しつける。すなわち、ホルダ７０は従動ギア５０をケース２０に押しつける。これにより、従動ギア５０の上下方向への移動が規制される。また、２つの規制部材３５を軸線Ｏを挟んで互いに反対側に設けた。これにより、規制部材３５は、ホルダ７０に対して軸線Ｏを挟んで均等に弾性力を印加することができる。
【００３４】
（３）カバー３０に規制部材３５を一体形成した。これにより、カバー３０と規制部材３５とを別部材で設けるよりも回転角検出装置１０の構成部材を減らすことができる。このため、回転角検出装置１０の組み付け工数が減少する。
【００３５】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、カバー３０と規制部材３５とを一体形成したが、これらは別体であってもよい。また、規制部材３５は他の部材、例えば基板８０と一体とされてもよい。このように構成しても上記実施形態の（１），（２）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
・上記実施形態では、ホルダ７０は、従動ギア５０側が拡径するように形成したが、規制部材３５を弾性変形させて従動ギア５０と係合しないような形状であればよい。例えば、貫通孔７２を上方に向かって拡径するように形成する。このように構成しても上記実施形態の（１），（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
・上記実施形態において、規制部材３５の軸方向は、軸部５１の軸方向と同じとされたが、ホルダ７０がない場合にギア部５２に係合すれば、異なっていてもよい。例えば、図３（ａ）において２本の円柱がハの字状に、すなわち左側の規制部材３５が下側に向かうにつれて離間するように形成してもよい。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
・上記実施形態において、カバー３０は、ＡＢＳ樹脂とされたが、弾性変形が可能であればこのほかの材料、例えばシリコン等のケイ素樹脂であってもよい。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
・上記実施形態において、規制部材３５は、その先端部がギア部５２のピッチ円状に位置するように配置したが、ギア部５２の歯先円と歯底円との間に位置するようにすればよい。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
・上記実施形態では、規制部材３５を貫通させるための孔８２を基板８０に設けたが、基板８０の形状は、規制部材３５とギア部５２との係合を阻害しない形状であれば、特に限定されるものではない。すなわち、必ずしも孔８２の構成が必須であるわけではない。
【００４１】
・上記実施形態において、規制部材３５は円柱とされたが、形状はこれに限定されるものではない。例えば、三角柱、四角柱などの多角柱、板状、錐形状などであってもよい。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
・上記実施形態において、規制部材３５の数は、一つの従動ギアに対して２つであったが、これに限定されるものではない。１つ以上であれば上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
・上記実施形態では、磁気センサ８１としてＧＭＲを採用したが、他の磁気センサであってもよい。例えば、ＭＲセンサなどを採用してもよい。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
・上記実施形態では、従動ギア５０は、２つあるとされたが、１つであってもよいし、３つ以上あってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００４５】
（イ）請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の回転角検出装置において、前記規制部材は、前記付属部材と一体形成されている回転角検出装置。
同構成によれば、回転角検出装置の構成部材を減らすことができる。このため、回転角検出装置の組み付け工数が減少する。
【００４６】
（ロ）請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の回転角検出装置において、前記付属部材は、前記ケースに取り付けられて同ケースとともに前記主動ギア、従動ギア、ホルダを保護するカバーである回転角検出装置。
【００４７】
同構成によれば、回転角検出装置の構成部材を外部環境から保護することができる。
（ハ）請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の回転角検出装置において、前記付属部材は、前記磁気センサが設けられる基板である回転角検出装置。
【００４８】
同構成によれば、回転角検出装置の構成部材を減らすことができる。このため、回転角検出装置の組み付け工数が減少する。
【符号の説明】
【００４９】
１０…回転角検出装置、２０…ケース、２１，３１…円筒部、２２…収容部、２３，２４…係止突部、２５…軸支持部、２６…支持部材、３０…付属部材としてのカバー、３２…蓋部、３３，３４…係止孔、３５…規制部材、４０…主動ギア、４１…係合突部、５０…従動ギア、５１…軸部、５２…ギア部、５３…磁石収容部、６０…磁石、７０…ホルダ、７１…凹部、７２…貫通孔、７３…凸部、８０…基板、８１…磁気センサ、８２…孔。
【図１】
2012242131.tif 000003
【図２】
2012242131.tif 000004
【図３】
2012242131.tif 000005
【図４】
2012242131.tif 000006