JP2001165698A

JP2001165698A - 角度センサ

Info

Publication number: JP2001165698A
Application number: JP34876699A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Okumura; 博文奥村
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】従来は、回転体と駆動歯車との間のバックラ
ッシによるがたつきが大きく、回転角度を高い精度で検
出することができなかった。【解決手段】付勢部材５０Ａにより、駆動歯車３６に
はβ２方向の付勢力が作用し、補助歯車４０にはβ１方
向の付勢力が作用している。これにより、回転体１３と
駆動部材３６の間のバックラッシをなくなり、回転体１
３と駆動部材３６との間のがたつきを低減できる。よっ
て、回転体１３の回転を駆動歯車３６に効率良く伝える
ことが可能となるため、回転体１３を取り付けたステア
リングホイールＳｈの回転角度を高精度に検出できるよ
うになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸に生じた回
転角度の検出を行う角度センサに係わり、特に装置内部
の歯車間のバックラッシによるがたつきを防止して回転
角度を高精度に検出できるようにした角度センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は、本願発明者によって特願平１１
−３５５号で提案した従来の角度センサの内部構造を示
す平面図であり、例えば自動車のステアリングホイール
の操舵角を高精度に検出するものである。

【０００３】図５に示す角度センサ１は、プラスチック
等の合成樹脂材料からなるケース２内に回転体３が設け
られている。回転体３は、合成樹脂材料等を円筒状に形
成したものであり、ケース２に対して回転自在に支持さ
れている。この回転体３の内部に自動車のステアリング
ホイールが挿通され、ステアリングホイールとともに回
転体３が時計回りおよび反時計回り方向に回転させられ
る。前記回転体３の外周面には、複数のはすば歯車３ａ
が全周に渡って形成されている。

【０００４】またケース２内には、図示Ｘ方向を中心軸
とする回転軸９が回転自在に設けられている。そして、
この回転軸９には、駆動歯車８が固定されている。駆動
歯車８の外周面には複数のはすば歯車８ａが全周に渡っ
て形成されており、前記回転体３のはすば歯車３ａと歯
合している。回転軸９は、黄銅やアルミニウム等の金属
材料からなり、中央部から一端側にかけて螺旋状のスク
リュー溝９ａが形成され、この回転軸９に検出体４が設
けられている。

【０００５】検出体４は、移動方向（Ｘ方向）の一端面
から他端面にかけて貫通孔が穿設されている。この貫通
孔には内周面に前記回転軸９に形成されたスクリュー溝
９ａと歯合するねじ山（図示せず）が形成されている。
また検出体４の下面には、第２の磁石５Ｂがインサート
形成等によって取り付けられている。前記検出体４はＸ
方向へ直線的に移動するように前記ケース２内で案内さ
れており、前記回転体３が回転し、駆動歯車８と回転軸
９が回転することにより、検出体４および第２の磁石５
ＢがＸ方向へ往復移動する。

【０００６】前記ケース２の固定部材７上には、前記第
２の磁石５Ｂに対向する側に第２のホール素子６Ｂが設
けられている。また上記回転軸９には、外円周面に着磁
した第１の磁石５Ａが一体的に取り付けられており、前
記固定部材７上には第１の磁石５Ａの外円周面と対向す
るよう第２のホール素子６Ａが設けられている。

【０００７】そして、回転体３の回転に伴い回転軸９が
回転すると、前記第１の磁石５Ａが回転し、この回転に
伴なった正弦波を出力する。同時に第２の磁石５ＢがＸ
方向へ往復移動し、ステアリングホイールの回転角度の
全範囲に渡って一次直線的に変化する値を出力し、これ
らの値を検出することにより、前記ステアリングホイー
ルの回転角（操舵角）の絶対位置の検出が可能となって
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記角度センサ１で
は、ステアリングホイールの回転角（操舵角）を高精度
に検出しようとすると、回転体３のはすば歯車３ａと駆
動歯車８のはすば歯車８ａとの間に生じるバックラッシ
によるがたつきが問題となる。

【０００９】すなわち、上記角度センサ１では、回転体
３に与えられた回転を検出する、あるいは直線運動に変
換して検出体４をＸ方向へ移動させるため、回転体３の
はすば歯車３ａと駆動歯車８のはすば歯車８ａとの間の
バックラッシが大きすぎると、この間のがたつきによ
り、Ｘ方向へ移動させられる検出体４の移動距離に生じ
る誤差が大きくなる。これは、回転体３（ステアリング
ホイール）の回転方向が変わると、バックラッシによる
がたつきの分だけ駆動歯車８が駆動されなくなるため、
回転方向によるヒステリシスの発生原因となり誤差が大
きくなるものである。

【００１０】この点従来は、例えば回転体３を駆動歯車
８に接近するＺ２方向に、または駆動歯車８を回転体３
に接近するＺ１方向に付勢することにより、回転体３の
はすば歯車３ａと駆動歯車８のはすば歯車８ａとの間の
密着度を高め、互いの歯車間に生じるバックラッシを小
さくするというものであった。

【００１１】しかし、がたつきが生じない程度に回転体
３と駆動歯車８との間の密着度を高めると、歯車間に生
じる付勢力が大きすぎて回転トルクが大きくなったり、
また熱膨張等により回転軸９に歪みが生じ、検出体４を
Ｘ方向にスムーズに案内することができなくなる。また
回転軸９は、その両端が支持された単純はり構造である
ため、前記付勢力が作用すると、回転体３と駆動歯車８
との歯合する部分（中央部）が最も大きく変位し、両端
ほど変位が少なくなる。このため、検出体４と第２の磁
石５Ｂの移動距離に対するＺ方向の磁界強度の変化率が
前記移動方向に対してリニアでなくなる。あるいは、第
１の磁石５Ａと第１のホール素子６Ａとの間の間隔が変
わり所定の出力値を得ることができなくなる。よって、
検出体４の移動距離を正確に検出できなくなり、回転体
３（ステアリングホイール）の回転角（操舵角）の検出
精度が低下するという問題がある。

【００１２】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、回転体の歯車と駆動歯車との間のバックラ
ッシを少なくし、回転体に生じた回転角をより高い精度
で検出できるようにした角度センサを提供することを目
的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の回転軸
に追従して回転する第１の歯車と、前記第１の回転軸に
対し直交する方向に延びる第２の回転軸と、前記第２の
回転軸と一緒に回転し且つ前記第１の歯車と噛み合う第
２の歯車と、前記第２の回転軸に回転自在に設けられて
前記第１の歯車と噛み合う第３の歯車と、前記第２の回
転軸の回転を検出する検出部とを有し、前記検出部の検
出により前記第１の回転軸の回転角度が検出される角度
センサにおいて、前記第１の歯車と、前記第２および第
３の歯車とが、ねじ歯車の関係で歯合されており、前記
第２の回転軸には、第２の歯車の歯と第３の歯車の歯の
間に、前記第１の歯車の歯を挟み込む付勢部材が設けら
れていることを特徴とするものである。

【００１４】例えば、前記付勢部材が、第２の歯車に対
して回転方向の付勢力を与えるものである。

【００１５】あるいは、前記付勢部材が、第２の歯車を
前記第１の歯車に接近させる方向に付勢力を与えるもの
である。

【００１６】本発明では、第１の歯車（回転体）に対
し、第２の歯車（駆動歯車）と第３の歯車（補助歯車）
の歯が付勢部材を介して配置されており、第２の歯車の
歯が第１の歯車の歯を弾圧し、第３の歯車の歯も第１の
歯車の歯を弾圧する。なお、その際に第２の歯車と同じ
ように第２の回転軸も回転する。

【００１７】よって、第２の歯車は、常時第１の歯車を
弾圧した状態で第２の回転軸を駆動することが可能であ
り、第１の歯車と第２の歯車との間に生じるバックラッ
シによるがたつきをなくすことができる。これにより、
ステアリングホイールから回転体に与えられる回転力を
より高い効率で駆動歯車に伝達することができる。よっ
て、ステアリングホイールの回転角度を高い精度で検出
することができる。

【００１８】上記において、前記第１の歯車の回転の中
心からの仮想法線が、前記第２の回転軸と垂直に交わる
交点で前記第１の歯車と前記第２の歯車とが噛み合って
おり、第３の歯車が前記交点からずれた位置に設けられ
ているものが好ましい。

【００１９】これにより、さらに第１の歯車の回転力を
精度よく高い効率で第２の歯車に伝達できるようにな
る。

【００２０】また前記第３の歯車は、逆球面はすば歯車
であるものが好ましい。これにより、第１の歯車と第２
の歯車とを第２の回転軸に並設することができるので、
よりコンパクトに配置することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
して説明する。

【００２２】図１は、本発明における角度センサの第１
の実施の形態として内部構造を示す断面図であり、例え
ば自動車のステアリングホイールの操舵角を高精度に検
出するものである。図２は角度センサの主要部分を示す
分解斜視図、図３Ａは角度センサの主要部分を示す拡大
断面図、図３ＢはＡのＢＢ−ＢＢ線断面を概念的に示し
た図である。

【００２３】図１に示す角度センサ１０では、符号１２
がケースを、符号１３が回転体（第１の歯車）をそれぞ
れ示している。回転体１３は、合成樹脂材料により円筒
状に形成されており、ケース１２内に図示時計回り方向
（α１方向）および反時計回り方向（α２方向）に回転
自在に支持されている。前記回転体１３の中心は空洞で
あり、この中に自動車のステアリングホイールＳｈが挿
通される（図２参照）。回転体１３の内周面には軸方向
に延びる凸部１３ａ，１３ｂが突出形成され、前記ステ
アリングホイールＳｈの外周面に形成された、凹部（図
示せず）に嵌合可能となっている。そして、ステアリン
グホイールＳｈが回転すると、それに伴って回転体１３
が回転させられる。そして、図２に示すように、この回
転体１３の外周面には、軸方向（Ｙ方向）に対しほぼ４
５°の斜め向きに刻まれた歯からなるはすば歯車１３Ａ
が周設されている。

【００２４】一方、ケース１２の下方（図１のＺ２方
向）には、ユニットケース１７が設けられている。ユニ
ットケース１７は、射出成形等した合成樹脂から形成さ
れ、図１に示すようにケース１２の下部位置において取
り付けられている。ユニットケース１７のＸ１およびＸ
２方向の両端には、図示Ｚ１方向に延びる支持片１７
ａ，１７ｂが形成され、その先端に円形の支持部１７ａ
１，１７ｂ１が形成されている。支持部１７ａ１，１７
ｂ１の上端には、割れがそれぞれ形成されており、これ
らの割れを通して後述する回転軸３０の両端が前記支持
部１７ａ１，１７ｂ１内に装着可能となっている。

【００２５】前記支持片１７ａ，１７ｂの間には、補助
用の支持片１７ｃ、第１の台座部１７ｄおよびスライド
部材用の第２の台座部１７ｅが設けられている。

【００２６】この実施の形態に示されるものでは、前記
補助用の支持片１７ｃが、図示右側の支持片１７ａに並
設されている。前記補助用の支持片１７ｃは、例えば図
示左側の支持片１７ｂに並設されていてもよいし、前記
第１の台座部１７ｄと第２の台座部１７ｅとの間に設け
られていてもよい。

【００２７】また図２に示すように、第１の台座部１７
ｄは、略Ｖ字形状に形成され、そのＶ字状のそれぞれの
傾斜面の裏（第１の台座部１７ｄの内部）には、一対の
ホール素子Ｈ１が外形を位置決めされた状態で設けられ
ている。

【００２８】スライド用の第２の台座部１７ｅは、図示
Ｘ方向に延びた直方体形状からなり、その上面の両側部
には、断面凸状のレール１７ｅ１，１７ｅ２が延設され
ている。図１に示すように、第２の台座部１７ｅの内部
には、ホール素子Ｈ２が外形を位置決めされた状態で設
けられている（図示せず）。そして、この第２の台座部
１７ｅの上部には、スライド部材２１がＸ方向にスライ
ド可能に設けられている。前記スライド部材２１は、合
成樹脂から形成され、その内部は平面長方形状の空間領
域２１Ａが形成されている。前記空間領域２１Ａを囲む
部分の四隅には図示Ｙ軸方向に突出する４つの摺動片２
１ａ，２１ａ，２１ａ，２１ａが設けられている。各摺
動片２１ａの底面は、摩擦係数の小さな摺動面で形成さ
れ、各摺動片２１ａの底面の幅間隔（Ｙ方向の対向間
隔）は、前記レール１７ｅ１とレール１７ｅ２との幅間
隔と同寸法で形成されている。これらスライド部材２１
の各摺動片２１ａをレール１７ｅ１，１７ｅ２の上に載
置させた状態で、スライド部材２１が図示Ｘ方向に移動
可能となっている。

【００２９】前記スライド部材２１の空間領域２１Ａ内
には、軸線方向に沿って１対のＮとＳ極に着磁されたフ
ェライトなどの磁性材料からなる磁石Ｍ２が保持されて
おり、磁石Ｍ２の磁着面と前記ホール素子Ｈ２とが対向
するものとなっている。またスライド部材２１の図示Ｙ
側には、固定部２１ｆが設けられており、この固定部２
１ｆには図示Ｚ１方向に突出する凸部２１ｇ，２１ｈが
形成されている。

【００３０】図２に示す符号２２は弾性支持部材であ
る。弾性支持部材２２は、薄い金属板をプレス加工、打
抜き加工等することにより形成されている。弾性支持部
材２２の図示Ｙ１側の基端部２２Ａには、十字形状の切
込みを周囲に設けた穴２２ａ，２２ｂが形成されてお
り、この穴２２ａ，２２ｂ内に前記スライド部材２１の
凸部２１ｇ，２１ｈを挿通することにより、弾性支持部
材２２の基端部２２Ａがスライド部材２１の固定部２１
ｆに固定される。弾性支持部材２２の図示Ｙ２側は支持
部２２Ｂである。前記基端部２２Ａが固定部２１ｆに固
定され片持ち支持状態となる。そして、前記支持部２２
Ｂは自由端となり、図示Ｚ方向に弾性的に支持される。
前記支持部２２Ｂには位置決めようの穴２２ｃ，２２ｄ
が形成され、穴２２ｃと穴２２ｄとの間には、図示Ｙ１
およびＹ２方向に延びる支持腕２２ｆ，２２ｆ，２２
ｆ，２２ｆが形成されている。

【００３１】図２に示すように、弾性支持部材２２の支
持部２２Ｂの上には、嵌合部材２３が固定される。嵌合
部材２３は、樹脂成形されており、基台２３ＡのＸ方向
の両端には、円柱の一端面から他端面にかけて貫通孔が
形成され、さらに円柱をＸＹ平面に平行な面で切断した
一対の半中空円柱状の嵌合部２３ａ，２３ｂが形成され
ている。この嵌合部２３ａ，２３ｂの内面には、雌ねじ
２３ｃ，２３ｃがそれぞれ形成されている。また嵌合部
２３ａ，２３ｂを支持する基台２３Ａの裏面には、前記
スライド部材２１に形成された凸部２１ｇ，２１ｈと同
様な凸部が図示Ｚ２方向に突出形成されている（図示せ
ず）。そして、前記凸部が弾性支持部材２２の支持部２
２Ｂに形成された前記穴２２ｃ，２２ｄに挿通されるこ
とにより、嵌合部材２３の基台２３Ａを弾性支持部材２
２の支持部２２Ｂに固定できるようになっている。そし
て、各支持腕２２ｆを基台２３Ａにそれぞれ巻き付ける
ようにその先端を変形させ抱持することにより、支持部
２２Ｂに嵌合部材２３を強固に固定できるようになって
いる。

【００３２】上記のように弾性支持部材２２に固定され
た嵌合部材２３は、スライド部材２１の前記空間領域２
１Ａの真上に設置され、弾性支持部材２２の弾性力によ
り、図示Ｚ１方向に弾性支持されて後述するスクリュー
軸３０ａに弾圧している。

【００３３】前記支持片１７ａの支持部１７ａ１と支持
片１７ｂの支持部１７ｂ１との間には、回転軸（第２の
回転軸）３０が支持される。回転軸３０には、駆動歯車
（第２の歯車）３６が固定されており、回転軸３０に強
嵌合して一緒に回転可能となっている。前記駆動歯車３
６の外周面には、前記回転体１３の外周面に形成された
はすば歯車１３Ａと同一モジュールのはすば歯車３６Ａ
が周設されている。

【００３４】そして、回転軸３０には、前記駆動歯車３
６に隣接する位置から回転軸３０の左側の端部にかけて
螺旋状のスクリュー軸３０ａが形成されている。スクリ
ュー軸３０ａの形成されているねじ溝のピッチは、上記
嵌合部２３ａ，２３ｂの内面の雌ねじ２３ｃ，２３ｃと
同ピッチで形成されている。前記スクリュー軸３０ａと
前記嵌合部２３ａ，２３ｂが噛み合うことにより、回転
軸３０の回転を前記スライド部材２１の直線運動に変換
する変換部が構成されている。

【００３５】前記駆動歯車３６の図示右端側は、駆動歯
車３６の軸中心部をＸ１方向に延長した太軸延長部３６
ａおよび細軸延長部３６ｂが形成されている。なお、細
軸延長部３６ｂは、太軸延長部３６ａに連続して図示Ｘ
１方向に形成されている。前記太軸延長部３６ａには、
補助歯車（第３の歯車）４０が回転自在に外挿される。
駆動歯車３６の右端面と前記補助歯車４０との間には、
付勢部材５０Ａが設けられている。図１および図２に示
す実施の形態における付勢部材５０Ａは、例えばねじり
ばね５０である。付勢部材５０Ａの一方の先端５０ａ
は、図示Ｘ２方向に延び形成されており、図３Ａに示す
ように駆動歯車３６の内部に穿設された挿通孔３６ｃに
挿入されている。また付勢部材５０Ａの他方の先端５０
ｂは、補助歯車４０の対向面内に形成された掛止部４０
ａに掛止されており、内径を小さくするように捻じった
状態で組み付けられ、回転軸３０を回転させるに十分な
力が付与され、また軸線方向に撓めた状態で組み付けら
れている。

【００３６】前記補助歯車４０の外周面は、はすば歯車
４０Ａで形成されている。より詳しくは、この補助歯車
４０は、駆動歯車３６と対向する側の外径がその逆側の
外径よりも小さく、その間が前記回転体１３の外周面に
形成されたはすば歯車１３Ａと同じ径の曲率を有する逆
球面はすば歯車状となっている。すなわち、図１に示す
ように、この補助歯車４０は、軸断面形状において歯が
前記回転体１３の周方向に沿った形状のはすば歯車形状
である。よって、補助歯車４０は回転体１３の歯車の仮
想法線Ｏ−Ｏ′から図示Ｘ１方向にずれた位置で確実に
噛み合うように形成されている（図３Ａ参照）。なお、
補助歯車４０は軸断面形状において歯が前記回転体１３
の周方向に沿って直線的に傾斜したかさば車（bevel g
ear）であってもよい。

【００３７】また前記補助歯車４０の図示右端側には、
リング状のワッシャ５５と磁石Ｍ１が設けられている。
前記磁石Ｍ１の内径寸法は、駆動歯車３６の細軸延長部
３６ｂの外径寸法とほぼ同寸法に形成されており、磁石
Ｍ１を細軸延長部３６ｂに嵌合させることにより、磁石
Ｍ１を回転軸３０に固定することが可能となっている。

【００３８】またワッシャ５５の両面は、摩擦係数の小
さな平滑面で形成され、前記補助歯車４０と磁石Ｍ１と
の間にワッシャ５５を介挿することにより、前記補助歯
車４０の端面と磁石Ｍ１の端面との間に生じる滑り摩擦
を緩和することが可能となっている。なお、磁石Ｍ１の
端面および駆動歯車３６の端面に当接するようにスピー
ドナット５６を設けることにより、補助歯車４０，磁石
Ｍ１の抜けを防止することが好ましい。

【００３９】前記駆動歯車３６、補助歯車４０、付勢部
材５０Ａ、ワッシャ５５および磁石Ｍ１を備えた回転軸
３０は、前記支持片１７ａの支持部１７ａ１と支持片１
７ｂの支持片１７ｂ１との間に支持される。このとき、
回転軸３０の両端には、軸受部材６０，６０がそれぞれ
装着される。軸受部材６０は、合成樹脂材料から成形さ
れたものであり、円筒状の軸受部６１とこの軸受部６１
の一方の面に設けられたフランジ６２とから形成されて
いる。そして、回転軸３０の両端が、軸受部材６０，６
０に挿入された状態で、軸受部６１，６１の外周面がそ
れぞれ支持片１７ａの支持部１７ａ１と支持片１７ｂの
支持部１７ｂ１に支持される。

【００４０】図１および図３Ａに示すように、前記回転
軸３０をユニットケース１７の内部に固定すると、磁石
Ｍ１は略Ｖ字形状に形成された上記第１の台座部１７ｄ
の傾斜面に対向する状態に設定される。また嵌合部材２
３の嵌合部２３ａ，２３ｂが、前記スクリュー軸３０ａ
と噛み合う。そして、第１の台座部１７ｄとスライド用
の第２の台座部１７ｅとの間に駆動歯車３６が配置され
る。

【００４１】上記のように、回転軸３０等を装着したユ
ニットケース１７が、ケース１２内の下部位置に固定さ
れ、さらに回転体１３をケース１２内に設けると、回転
体１３のはすば歯車１３Ａと駆動歯車３６のはすば歯車
３６Ａとが互いにねじ歯車の関係を持って噛み合う。

【００４２】このとき、図３Ａに示すように、回転体１
３の中心Ｏ（ステアリングホイールの中心軸：第１の回
転軸）から回転軸３０（第２の回転軸）へ降ろした垂線
（仮想法線Ｏ−Ｏ′）と前記回転軸３０の回転中心軸と
が交わる交点Ｑに駆動歯車３６の中心が位置するように
設定されている。そして、補助歯車（第３の歯車）４０
は、前記交点Ｑから図示Ｘ１方向にずれた位置に設置さ
れる。

【００４３】前記補助歯車４０の外周面は、逆球面状の
はすば歯車４０Ａであるため、図１および図３Ａに示す
ようにその断面形状は回転体１３のピッチ円に沿った曲
線である。よって、前記交点Ｑから図示Ｘ１方向にずれ
た位置においても、補助歯車４０の逆球面状のはすば歯
車４０Ａと回転体１３のはすば歯車１３Ａとを歯合させ
ることが可能となる。なお、はすば歯車１３Ａ，３６Ａ
および逆球面状のはすば歯車４０Ａの歯の山はインボー
リュート曲面で形成したものが好ましい。

【００４４】次に、駆動歯車３６Ａとはすば歯車１３Ａ
のバックラッシを防止する動作について説明する。

【００４５】前記駆動歯車３６は回転軸３０に強嵌合さ
れているので、軸線方向には移動することができない。
また補助歯車４０は前記駆動歯車３６を介して回転軸３
０に挿通され、該回転軸３０を介して相対的に回転可能
に保持され、また軸線方向の移動はワッシャ５０、マグ
ネットＭ１およびスピードナット５６により規制されて
いる。そして、駆動歯車３６と補助歯車４０との間に設
けられた付勢部材５０Ａにより、駆動歯車３６にはβ２
方向に付勢力が加わり、補助歯車４０にはβ１方向の付
勢力が加わっている。したがって、図３Ｂに示すように
補助歯車４０のはすば歯車４０Ａの一方の歯面４０Ａ１
が回転体１３のはすば歯車１３Ａの一方の歯面１３Ａ１
をβ１方向から当接する。その際、補助歯車４０は付勢
部材５０Ａによって軸線方向（Ｘ２方向）に弾圧され位
置決めされるので、はすば歯車どうし、すなわちテーパ
面どうしの当接であっても両歯面間で滑り合うことがな
く、両者が密着した状態で安定させられる。

【００４６】このとき、駆動歯車３６には、はすば歯車
１３Ａとはすば歯車４０Ａとが当接し合った部分を基準
とするβ２方向の付勢力（回転力）が加わる。そして、
上述したように補助歯車４０と回転軸３０は相対的に回
転し合う関係にあるため、回転軸３０を伴った駆動歯車
３６は、はすば歯車３６Ａの一方の歯面３６Ａ１が回転
体１３のはすば歯車１３Ａの他方の歯面１３Ａ２に当接
するまで回転させられる。この際にも、上記同様に駆動
歯車３６は軸線方向（Ｘ２方向）に位置決めされている
ため、はすば歯車どうしの歯面間に軸線方向の滑りが発
生することがなく、両者が弾圧し合った状態で安定す
る。

【００４７】すなわち、付勢部材５０は、駆動歯車３６
と補助歯車４０に対して互いに逆方向の回転を与える
が、このとき駆動部材３６のはすば歯車３６Ａの歯面３
６Ａ１と補助歯車４０のはすば歯車４０Ａの歯面４０Ａ
１が、回転体１３のはすば歯車１３Ａの両歯面１３Ａ１
および１３Ａ２を両側方向（β１およびβ２方向）から
弾性的に挟み込む。よって、回転体１３のはすば車１３
Ａと駆動歯車３６のはすば歯車３６Ａとの間、および回
転体１３のはすば車１３Ａと補助歯車４０のはすば歯車
４０Ａとの間に隙間が発生することなく、常に当接し合
う状態を維持することができる。

【００４８】よって、回転体１３と駆動歯車３６との間
のバックラッシによるがたつきを低減することができ、
ステアリングホイールＳｈから回転体１３に与えられる
回転力を駆動歯車３６に効率良く伝達することができる
ようになる。

【００４９】上記角度センサ１０を自動車のステアリン
グホイールＳｈに装着し、ステアリングホイールＳｈを
回転させると、その回転に合わせて回転体１３が回転さ
せられる。例えば、回転体１３が図示時計回り方向（α
１方向）に１回転させられると、この回転体１３に歯合
している駆動歯車３６および補助歯車４０には図示β２
方向の回転力が作用し、回転軸３０および磁石Ｍ１が図
示β２方向に８回転するように設定されている。

【００５０】前記磁石Ｍ１の外周面は、磁石Ｍ１が１回
転する間にＮ極とＳ極とが１回ずつまたは２回ずつホー
ル素子Ｈ１を通過するように着磁されている。よって、
この磁石Ｍ１と対向するＶ字状の第１の台座部１７ｄに
設けられた一対のホール素子Ｈ１が、前記磁石Ｍ１の磁
界の強度変化を検出することにより、回転体１３の微回
転角度および回転方向を検出することができる。

【００５１】また回転軸３０が回転させられると、嵌合
部２３ａ，２３ｂが、回転軸３０のスクリュー軸３０ａ
の送り力により図示Ｘ１方向へ送られるため、スライド
部材２１は図示Ｘ１方向に直線的に移動させられ、ステ
アリングホイールＳｈの全回転角度の範囲で一次直線的
に変化する信号を出力する。この際、上記のように回転
体１３に生じた回転力を効率良く駆動歯車３６に伝達す
ることができると、回転体１３の回転角によって生じる
スライド部材２１の移動距離の誤差を少なくすることが
できる。すなわち、回転体１３の回転角度とスライド部
材２１の移動距離との間のリニアリティ（直線性又は線
形性）を高めることができる。よって、スライド部材２
１に設けられた磁石Ｍ２がホール素子Ｈ２に対向して移
動し、このときの磁石Ｍ２から発せられる磁界のＺ方向
の成分の変化をホール素子Ｈ２を介して検出することに
より、粗回転角度を高精度で検出することができる。す
なわちホール素子Ｈ２と磁石Ｍ２とで検出部が形成され
ている。

【００５２】図４は、角度センサの他の実施の形態を示
す断面図である。図４に示すものは、主に駆動歯車３６
と補助歯車４０との間に付勢部材５０Ａを設ける代り
に、補助歯車４０とワッシャ５５との間に付勢部材５０
Ｂが設けられている点が上記第１の実施の形態と異なっ
ている。すなわち、回転体１３および駆動歯車３６はは
すば歯車１３Ａ，３６Ａをそれぞれ有し、補助歯車４０
はねじかさ状歯車４０Ａを備えている。そして、回転体
１３と駆動歯車３６、および回転体１３と補助歯車４０
とは、互いにねじ歯車の関係を持って歯合している。た
だし、補助歯車４０は、β１方向およびβ２方向（図２
参照）への回転が規制されており、Ｘ１およびＸ２方向
への移動のみが可能となっている。

【００５３】前記付勢部材５０Ｂは、例えばコイルスプ
リングや板ばねなどであり、補助歯車４０が駆動歯車３
６に接近する方向（図示Ｘ２方向）へ付勢されている。
前記補助歯車４０の外周面には上記同様にテーパ状又は
逆球面状のはすば歯車４０Ａであるため、駆動歯車３６
に近付く方向へ付勢させると、補助歯車４０のはすば歯
車４０Ａを回転体１３のはすば歯車１３Ａに噛み合わせ
ることができる。

【００５４】またこのとき、回転体１３のはすば歯車１
３Ａと補助歯車４０のはすば歯車４０Ａの当接部と、前
記はすば歯車１３Ａと駆動歯車３６のはすば歯車３６Ａ
との当接部に隙間が発生しないよう、はすば歯車４０Ａ
がはすば歯車１３Ａのテーパ面に沿って回転軸３０を回
転しつつ軸線方向（Ｘ２方向）に移動するので、回転体
１３のはすば歯車１３Ａの一方の面と駆動歯車３６のは
すば歯車３６Ａの一方の面が常に接する関係が維持され
ることとなり、両者の間のバックラッシによるがたつき
をなくすことができる。

【００５５】よって、第１の実施の形態同様に回転体１
３に生じた回転を駆動歯車３６に効率良く伝達すること
ができるため、スライド部材２１のリニアリティが高め
られ、ステアリングホイールＳｈの回転角度を高い精度
で検出することが可能となる。

【００５６】なお、上記実施の形態においては、付勢部
材５０Ａが内径方向及び軸線方向に撓むよう組み込んだ
が、単に軸線方向に撓むものであってもよく、または単
に内径方向に撓むものであってもよい。あるいは付勢部
材５０Ａが軸線方向に広がるように組み込んでも良い。

【００５７】単に軸線方向に撓むものの場合には、付勢
部材５０Ａを、補助歯車４０又は駆動歯車３６の少なく
とも一方に対して回転方向に位置決めしない方がよい。
そして、この場合には、はすば歯車１３Ａの歯面に沿っ
て、補助歯車４０および駆動歯車３６の歯面が滑ること
となり、結果として、補助歯車４０および駆動歯車３６
は回転するので前述の実施例と同様の効果を期待でき
る。

【００５８】また単に内径方向に撓むものの場含には、
付勢部材５０Ａを、補助歯車４０，駆動歯車３６の少な
くとも一方に対して軸線方向に位置決めしない方がよ
い。そして、この場合には、はすば歯車１３Ａの歯面に
沿って、補助歯車４０、駆動歯車３６の歯面が滑ること
となり、結果として、補助歯車４０は軸線方向に移動し
位置が定まるので前述の実施例と同様の効果を期待でき
る。

【００５９】さらに付勢部材５０Ａが軸線方向に広がる
ように組み込んだものの場合には、補助歯車４０の軸線
方向の位置は駆動歯車３６で規制され、はすば歯車４０
Ａの歯面４０Ａ２とはすば歯車１３Ａの他方の歯面１３
Ａ２が常時接し、はすば歯車３６Ａの歯面３６Ａ２とは
すば歯車１３Ａの一方の歯面１３Ａ１が常時接する事と
なる。

【００６０】また、上記実施の形態においては、付勢部
材５０Ａを内径方向、及び軸線方向にも撓むよう組み込
み、回転軸３０に対して補助歯車４０を回転可能に保持
し、また、補助歯車４０の軸線方向の移動を規定し、補
助歯車４０と回転体１３の当接位置を基準として、駆動
歯車３６を回転体１３に付勢したが、回転軸３０に対し
て補助歯車４０をスプライン結合とし、また、補助歯車
４０の軸線方向の移動を規定しないようにしてもよい。
この場合には、付勢部材５０Ａを、補助歯車４０、駆動
歯車３６の少なくとも一方に対して回転方向に位置決め
しない方がよい。

【００６１】そして、この場合には、はすば歯車１３Ａ
と補助歯車４０のはすば歯車４０Ａの当接部と、はすば
歯車１３Ａと駆動歯車３６のはすば歯車３６Ａとの当接
部に隙間が発生しないよう、はすば歯車４０Ａが、はす
ば歯車１３Ａのテーパー面にそって回転軸３０を回転さ
せつつ軸線方向に移動するので、回転体１３のはすば歯
車１３Ａの一方の歯面と駆動歯車３６のはすば歯車３６
Ａの一方の歯面が常に接することとなり両者のバックラ
ッシによるがたつきがなくなる。

【００６２】また、本実施例においては駆動歯車３６と
補助歯車４０との間に付勢部材５０Ａを設けたが、ワツ
シャ５５と駆動歯車３６とを一体的に回転するように保
持して、補助歯車４０とワッシャ５５の間に付勢部材を
設けても良い。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、補助歯車
により回転体と駆動歯車との間のバックラッシを低減す
ることができるため、回転体の回転力を効率良く駆動歯
車に伝えることができる。よって、スライド部材の直線
性（リニアリティ）を向上させることができるため、精
度の高い回転角度を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における角度センサの内部構造を示す断
面図、

【図２】角度センサの主要部分を示す分解斜視図、

【図３】Ａは角度センサの主要部分を示す拡大断面図、
ＢはＡのＢＢ−ＢＢ線断面を概念的に示した図、

【図４】角度センサの他の実施の形態を示す断面図、

【図５】従来の角度センサの内部構造を示す平面図、

【符号の説明】

１０角度センサ１３回転体（第１の歯車）１７ユニットケース２１スライド部材２２弾性支持部材２３嵌合部材３０回転軸（第２の回転軸）３６駆動歯車（第２の歯車）４０補助歯車（第３の歯車）５０Ａ，５０Ｂ付勢部材Ｈ１，Ｈ２ホール素子Ｍ１，Ｍ２磁石Ｓｈステアリングホイール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｂ 21/22 Ｇ０１Ｂ 21/22 Ｇ０１Ｄ 5/04 Ｇ０１Ｄ 5/04 ＣＦターム(参考） 2F062 AA82 BB03 BC44 CC30 DD04 DD31 EE18 EE44 FG01 GG37 GG38 2F063 AA36 BA08 BC04 BD16 CA23 CB13 CC08 DA05 DB07 DC03 DC04 DD06 DD09 EA02 EA03 GA52 2F069 AA86 BB40 CC04 DD12 EE05 EE26 GG06 GG27 HH13 HH14 HH15 MM02 MM04 MM20 MM26 2F077 AA12 DD05 JJ08 NN03 NN06 NN19 PP12 VV02 VV14 VV31 3D030 DB19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の回転軸に追従して回転する第１の
歯車と、前記第１の回転軸に対し直交する方向に延びる
第２の回転軸と、前記第２の回転軸と一緒に回転し且つ
前記第１の歯車と噛み合う第２の歯車と、前記第２の回
転軸に回転自在に設けられて前記第１の歯車と噛み合う
第３の歯車と、前記第２の回転軸の回転を検出する検出
部とを有し、前記検出部の検出により前記第１の回転軸
の回転角度が検出される角度センサにおいて、前記第１の歯車と、前記第２および第３の歯車とが、ね
じ歯車の関係で歯合されており、前記第２の回転軸に
は、第２の歯車の歯と第３の歯車の歯の間に、前記第１
の歯車の歯を挟み込む付勢部材が設けられていることを
特徴とする角度センサ。
【請求項２】前記付勢部材が、第２の歯車に対して回
転方向の付勢力を与えるものである請求項１記載の角度
センサ。
【請求項３】前記付勢部材が、第２の歯車を前記第１
の歯車に接近させる方向に付勢力を与えるものである請
求項１記載の角度センサ。
【請求項４】前記第１の歯車の回転の中心からの仮
想法線が、前記第２の回転軸と垂直に交わる交点で前記
第１の歯車と前記第２の歯車とが噛み合っており、第３
の歯車が前記交点からずれた位置に設けられている請求
項１ないし３のいずれかに記載の角度センサ。
【請求項５】前記第３の歯車は、逆球面はすば歯車で
ある請求項４記載の角度センサ。