JP2009162742A - 回転角検出装置及びそれに好適なシザーズギア - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な機構にて３６０度を超える回転角検出が可能な回転角検出装置を提供すること。
【解決手段】回転体１に固定されたシザーズギアである駆動歯車２は従動歯車５と噛合し、従動歯車５は固定されたねじ受け４と噛合する。駆動歯車２の第１歯車２１及び第２歯車２２はコイルスプリング２３により従動歯車５の歯をその径方向内側へ弾性付勢され、その結果、従動歯車５はねじ受け４に押しつけられる。従動歯車５の歯先にはねじ受け４の部分的な螺旋ねじと噛合するねじが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸の回転による磁界ベクトルの回転を検出することにより、回転軸の回転角を検出する回転角検出装置及びそれに好適なシザーズギアに関する。

磁石（着磁体を含む）の回転角変化を磁気検出素子により検出する回転角検出装置を用いた操舵角検出装置が知られている。この回転角検出装置において、被検出回転軸の３６０度を超える回転角を検出する装置（以下、３６０度超回転角検出装置とも言う）が特許文献１、２に知られている。

特許文献２は、磁石を回転するとともに軸方向に移動させる構造を採用し、磁気センサを磁石に対して軸方向に近接配置し、磁束密度の方向により回転角を、その磁束密度の大きさにより何回転目かを判定する３６０度超回転角検出装置を提案している。

また、相対回動可能に軸方向に隣接して同軸配置された２枚の歯車と、これらの歯車内に収容されるとともに２枚の歯車を互いに回動方向逆向きに弾性付勢する弾性付勢部材とを有するシザーズギアも公知となっている。
特開２００５−３６２５号公報 米国特許第６８９４４８７号明細書

特許文献１の３６０度超回転角検出装置は、回転角を検出すべき一つの被検出回転軸にそれぞれ独立に噛合する二つの磁石軸の回転角をそれぞれ磁気検出素子により検出し、これら二つの磁気検出素子から互いに位相角が異なる出力を発生させ、信号処理部によりこれら二つの出力の位相角の差から３６０度超の回転角を演算することを提案している。上記した特許文献１の回転角検出装置は、３６０度超の回転角を検出できるものの、歯車機構と磁石と磁気検出素子とのセットを２組、被検出回転軸の周囲に配置せねばならず、部品点数及び装置体格が増大し、製造コストも増大するという問題があった。このような２軸型の３６０度超回転角検出装置の問題点は、次に説明する１軸型の３６０度超回転角検出装置により軽減される。

特許文献２は、磁石を回転軸方向へ移動させるためにねじ機構又はギヤ機構といったスラスト移動機構を必要とするが、このようなスラスト移動機構は複雑であるうえ、円滑な回転を確保するため遊びを必要とするため、外部振動などにより磁石の位置が軸方向にガタつき、それにより、磁石の回転が何回転目かの判別を誤る可能性を有していた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、磁石を回転させるとともに回転とともに軸方向へ移動させる機構のがたによる検出精度の低下を防止可能な１軸型の３６０度超回転角検出装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決する本発明の回転角検出装置は、回転体の回転に連動して回転するギャップ付き磁気回路と、前記ギャップ付き磁気回路のギャップ磁束密度を検出する磁気検出素子と、前記磁気検出素子の信号を処理して前記回転体の角度を出力する信号処理部とを有し、前記ギャップ付き磁気回路は、方向及び大きさが前記回転体の回動により変化する磁束を前記磁気検出素子に与えることにより前記回転体の３６０度超の回転角を検出する回転角度検出装置に適用される。

第１発明は、前記回転体に固定される駆動歯車と、歯先にねじ溝を有して前記駆動歯車に噛合するとともに磁石及びヨークを有する前記ギャップ付き磁気回路を内蔵する従動歯車と、前記従動歯車の前記ねじ溝に噛合して前記従動歯車の回動とともに前記従動歯車を軸方向に変位させるねじ受けと、前記ねじ受け及び前記磁気検出素子を支持するハウジングとを有し、前記駆動歯車は、相対回動可能に軸方向に隣接して同軸配置された２枚の歯車と、前記２枚の歯車を互いに回動方向逆向きに弾性付勢する弾性付勢部材とを有するシザーズギアにより構成され、前記ねじ受けは、前記弾性付勢部材による前記従動歯車に対する前記駆動歯車から離れる向きへの変位を規制する位置に配置されていることを特徴としている。

この発明の回転角検出装置は、上記した特許文献２と同じく、回転体の回転により磁石を含むギャップ付き磁気回路を回転させるとともに軸方向へ移動させる駆動機構を採用し、磁気検出素子が非接触に検出する磁石磁界の方向により回転角を、その磁石磁界の大きさにより何回転目かを判定する１軸型の３６０度超回転角検出装置に適用される。なお、ねじ受けは、内面に雌ねじ面を有する部分円筒体により構成することができる。シザーズギアとしての駆動歯車を構成する二枚の歯車は、等歯数とすることが好適である。

この駆動機構は、回転体に固定された駆動歯車と、この駆動歯車により回動される従動歯車とをもち、ギャップ付き磁気回路はこの従動歯車に内蔵される。ギャップ付き磁気回路は、永久磁石及びヨークを含み、永久磁石の磁束は、ヨークを通じて磁気回路のギャップに設けられた磁気検出素子を貫通する。これにより、磁気検出素子を貫通する磁束の方向はギャップ付き磁気回路の回動により変化し、磁気検出素子は、この磁界方向の検出により回転体の回動角を検出することができる。

この駆動機構は更に、ハウジングに固定されたねじ受けをもち、このねじ受けは、従動歯車の歯先と噛合するねじ面をもつ。これにより、従動歯車は、回動するにつれてねじ受けのねじ面に案内されて軸方向へ変位し、ギャップ付き磁気回路は回転体の回動により軸方向に変位する。ギャップ付き磁気回路は、磁気検出素子に与える磁界強度をギャップ付き磁気回路の軸方向変位により単調変化させる構造を有している。したがって、磁気検出素子が検出する磁界強度により、回転体の回転回数が何回目であるかを検出することができる。

本発明では特に、駆動歯車をシザーズギアにより構成し、かつ、ねじ受けをこのシザーズギアの弾性付勢部材による従動歯車に対する付勢力を受ける位置に配置した点にその特徴がある。このようにすれば、シザーズギアによる駆動歯車の２枚の歯車による従動歯車の歯の挟み込みにより両者間の遊びをなくすことができるとともに、シザーズギアの弾性付勢部材が従動歯車をねじ受けに押しつけるため従動歯車とねじ受けとの間の遊びもなくすことができるため、上記駆動機構の機械的遊びによる検出精度の低下を防止して、高精度の３６０度超回転角検出装置を実現することができる。

好適な態様において、前記ねじ受けは、前記従動歯車を挟んで前記駆動歯車とほぼ反対側に配置されている。ここで言うほぼとは、回転体の軸心と従動歯車の軸心とを結ぶ直線の延長線を基準とし、従動歯車の軸心を中心として１０度未満の角度を言う。このようにすれば、シザーズギアである駆動歯車が従動歯車を付勢する力により従動歯車を良好にねじ受けに押しつけることができる。

好適な態様において、前記弾性付勢部材は、前記駆動歯車にセットされた状態で両端の２つの腕部がほぼ平行となるコイルばねにより構成されている。これにより、ノンバックラッシギアを構成する歯車同士、あるいは、歯車とばねに起因の雑音を小さくすることができる。

好適な態様において、前記弾性付勢部材は、前記駆動歯車にセットされた状態で両端の２つの腕部が90deg未満とされている。これにより、ノンバックラッシギアを構成する歯車同士、あるいは、歯車とばねに起因の雑音を小さくすることができる。

好適な態様において、磁気検出素子は、従動歯車の径方向への磁界成分を検出する姿勢にて、従動歯車の軸心上に配置される。好適な態様において、磁石及びヨークを含むギャップ付き磁気回路は、ギャップである従動歯車の軸心上において、この軸心と直交する一方向へ磁界を形成する。

更に、このギャップ付き磁気回路は、従動歯車の軸心上の磁気検出素子との軸方向相対距離の変化に応じて磁気検出素子に与える磁界の大きさを変化させる構造をもつ。好適には、従動歯車の内部には、軸心を挟んで対面する一対の磁極面をもち、一対の磁極面間の磁束が磁気検出素子を貫通する。一対の磁極面は、軸方向断面においてテーパ形状を有し、これにより、磁気検出素子から磁極面までの径方向距離（磁極間径方向ギャップ長の半分となる）は、これら一対の磁極面の従動歯車による回動により変化する。つまり、従動歯車の回動により、磁気検出素子の径方向両側の磁極間距離の変化による磁気検出素子貫通磁界の変化が生じ、これにより磁気検出素子が検出する磁界の大きさにより従動歯車の回転回数を判別することができる。

好適な態様において、互いに直交配置される２つの磁気検出素子が用いられ、これら２つの磁気検出素子が検出する信号の割合により従動歯車の回転角が検出される。更に説明すると、従動歯車の回動とともに、静止状態の上記２つの磁気検出素子に作用する磁界は正弦波状に変化する。結局、検出した従動歯車の角度のａｒｃｔａｎ値から従動歯車の３６０度以下の回転角θを求め、更にこれに回転回数×３６０度を加算して最終的な従動歯車の回転角を算出し、これを回転体の回転角（回動角とも言う）に置換すればよい。これらの信号処理については、本出願人の出願になる特開２００７−２５６２５０、２６３５８５、３０９６８１を参照されたい。

第２発明は、前記回転体に固定される駆動歯車と、歯先にねじ溝を有して前記駆動歯車に噛合するとともに磁石及びヨークを有する前記ギャップ付き磁気回路を内蔵する従動歯車と、前記従動歯車の前記ねじ溝に噛合して前記従動歯車の回動とともに前記従動歯車を軸方向に変位させるねじ受けと、前記前記磁気検出素子を支持するハウジングと、前記ハウジングに支持されて前記ねじ受けを前記回転体に向けて弾性付勢する弾性付勢部材とを有することを特徴としている。

このようにすれば、弾性付勢部材が、ねじ受けの歯と従動歯車の歯との間の遊びに加え、従動歯車の歯と駆動歯車の歯との間の遊びも低減するため、簡素な構造にて回転角検出精度を向上することができる。

好適な態様において、上記シザーズギアの２枚の歯車は同一形状に作製される。このようにすれば、部品点数を削減し、製造工程を簡素化することができる。

本発明のシザーズギアは、相対回動可能に軸方向に隣接して同軸配置された２枚の歯車と、前記２枚の歯車内に収容されるとともに前記２枚の歯車を互いに回動方向逆向きに弾性付勢する弾性付勢部材とを有するシザーズギアであって、２枚の歯車は同一形状を有することを特徴としている。このようにすれば、シザーズギアの部品点数を削減し、その製造工程を簡素化することができる。

本発明の回転角検出装置を用いた操舵角検出装置の好適実施形態を以下に説明する。ただし、本発明は、下記の実施形態に限定解釈されるものではなく、他の技術を組み合わせて本発明の技術思想を実現してもよい。

（実施形態１）
（装置構成）
実施形態１の操舵角検出装置を、図１を参照して説明する。図１は装置の軸方向模式断面図、図２は装置の要部平面図である。

この操舵角検出装置は、操舵軸をなす回転体１の回転角を検出するための装置であって、回転体１には、シザーズギアからなる駆動歯車２が固定されている。３は回転体１が貫通するハウジングであって、ハウジング３の内周面の一部の領域にはねじ受け４が固定されている。５は駆動歯車２及びねじ受け４と噛合する従動歯車であり、６はハウジングから従動歯車５の軸心上に垂下する磁気検出素子である。７はプリント基板であり、このプリント基板７上には本発明で言う信号処理部をなす電子回路（図略）が搭載されている。

駆動歯車２は、いわゆるノンバックラッシギアであるシザーズギアにより構成されている。駆動歯車２の詳細については後述する。

ねじ受け４は、内周面に螺旋ねじ面が形成された円筒をその所定角度幅だけ軸方向に切り取った部分円筒形状を有している。したがって、ねじ受け４の内周面部には部分的な螺旋ねじ面が形成されている。

従動歯車５は、回転体１とねじ受け４との間に介設されており、従動歯車５の軸心は、回転体１の軸心とねじ受け４の周方向中心とを結ぶ仮想直線上に配置されている。従動歯車５は、シザーズギアである駆動歯車２と噛合している。かつ、従動歯車５の歯先には、ねじ受け４の部分的な螺旋ねじ面に噛合するねじ溝が形成されている。従動歯車５は、ハウジング３の底部上面に回動自在に配置されている。

円筒状の従動歯車５の内周面には筒状のヨーク８が固定され、ヨーク８のテーパ内周面には筒状の永久磁石９が嵌入、固定されている。軟磁性をもつヨーク８及び着磁された永久磁石９は、本発明で言うギャップ付き磁気回路を構成している。筒状のヨーク８の内周面は、図１に示すように断面テーパ状に形成された切頭円錐面となっている。筒状の永久磁石９の外周面はヨーク８の内周面に密着する形状をもち、かつその径方向厚さは等しくなっている。その結果として、筒状の永久磁石９の内周面も、図１に示すように断面テーパ状に形成された切頭円錐面となっている。なお、ヨークと従動歯車５とを一体に形成してもよく、筒状の永久磁石９を互いに１８０度離れて配置された２枚の永久磁石により構成してもよい。

筒状の永久磁石９は、図３に示すようにその径方向断面の所定の一方向へ着磁され、その結果として、この一方向の両側において筒状の永久磁石９の内周面にN、Sの磁極面が形成され、これらの磁極面は、筒状の永久磁石９内の空間（ギャップ）に径方向一方向への磁界を形成する。ヨーク８は、これら磁極面間を磁気的に結合して上記空間を流れた磁束が戻る磁路をなす。図２を参照して更に説明すると、磁石９はＸ方向へ着磁され、図２では磁気検出素子６の位置にてＸ方向へ磁束密度Ｂが形成されている。なお、Ｘ、Ｙは互いに直交する２方向である。磁気検出素子６を径方向に貫通する磁束密度Ｂは、そのＸ方向磁束密度成分であるＢｘと、そのＹ方向磁束密度成分であるＢｙとに分解される。磁気検出素子６は、２つのホール素子とこれらホール素子の周辺回路とが集積された半導体チップが内蔵されている。一つのホール素子は、Ｘ方向磁束密度成分Ｂｘに比例する信号電圧Ｖｘを出力し、他の一つのホール素子はＹ方向磁束密度成分Ｂｙに比例する信号電圧Ｖｙを出力する。

（動作）
上記説明した装置の回転角検出動作を以下に説明する。

回転体１とともに駆動歯車２が回動すると、駆動歯車２と噛合する従動歯車５が回動する。従動歯車５はねじ受け４と噛合しているため、従動歯車５は回動するとともに軸方向に変位する。回転体１が回動すると、上記一対の磁極面が回転するとともに、上記一対の磁極面と磁気検出素子６との間の径方向距離が連続的に変化する。その結果、回転体１が回転すると、磁気検出素子６を径方向に貫通する磁界（磁束密度と考えてもよい）の方向と大きさとがそれぞれ連続的に変化する。

Ｘ方向を基準とした永久磁石９の回転角度をθとする時、永久磁石９が磁気検出素子６に与えるＸ方向磁束密度成分ＢｘとＹ方向磁束密度成分Ｂｙとは、次のようになる。

Ｂｘ ＝ ｆ (θ)・ｃｏｓθ
Ｂｙ ＝ ｆ (θ)・ｓｉｎθ
なお、f (θ)は、永久磁石９の軸方向変位により磁気検出素子６の位置における磁束密度Ｂのベクトル長の変化を示す関数値である。 f (θ ) は磁石やヨークの形状、材質等で決まる値である。図略の信号処理部は、磁束密度Ｂのベクトル長を示す関数値f (θ)と磁石回転軸の回転回数との関係を記憶している。

この信号処理部は、磁気検出素子６から入力されるＸ方向磁束密度成分ＢｘとＹ方向磁束密度成分Ｂｙとを逆正接演算する機能をもつ。この逆正接演算により、
θ ＝ ａｒｃｔａｎ (Ｂｙ／Ｂｘ)
が算出され、回転角θにより永久磁石９の３６０度内の角度情報を得ることができる。更に、信号処理部は、Ｘ方向磁束密度成分ＢｘとＹ方向磁束密度成分Ｂｙとの二乗和の平方根を演算する機能をもつ。この演算により、磁束密度Ｂのベクトル長が算出され、この磁束密度Ｂのベクトル長を示す関数値 f (θ)と、記憶する上記関係とから、磁石回転軸の回転回数が算出される。すなわち、この実施形態では、f (θ)の大きさから所定の軸方向基準位置からの何回転目の回転かを演算し、ａｒｃｔａｎ(Ｂｙ／Ｂｘ)から現在の磁石９の回転角θを演算し、これらから３６０度以上の回転角θ'を算出する。たとえば現在２回目の回転であり、θが５５度であれば、最終回転角θ'は４１５度が算出されて出力される。

回転体１の回転角φ、永久磁石９の回転角θ'と、磁気検出素子６の位置でのＸ方向磁束密度成分Ｂｘ及びＹ方向磁束密度成分Ｂｙとの関係を図３に示す。すなわち、この実施形態によれば、磁石を回転とともに軸方向へ変位させることにより、１セットの回転磁石アセンブリを用いて３６０度以上の回転角を検出することができる。

（駆動歯車２の説明）
次に、この実施形態の特徴をなす駆動歯車２を図４、図５を参照して更に詳しく説明する。

駆動歯車２は、回転体１に嵌着、固定された第１歯車２１と、第１歯車２１に対して軸方向に隣接する第２歯車２２と、コイルスプリング２３とからなる。第２歯車２２は、回転体１又は第２歯車２２に遊嵌されており、コイルスプリング２３により第１歯車２１に対して周方向一方側に弾性付勢されている。第１歯車２１及び第２歯車２２は等歯数でほぼ同一形状の歯を有し、第１歯車２１の歯と第２歯車２２の歯は、従動歯車５の歯を挟んでいる。図４において、第１歯車２１を実線で示し、第２歯車２２を点線で示す。

このため、図４に示すように、コイルスプリング２３が第２歯車２２を駆動歯車２のトルク方向（回転方向）と逆方向へ弾性付勢するため、従動歯車５の歯には径方向内側への合力が加えられる。この合力は、径方向面内にて変位可能な従動歯車５を通じてねじ受け４に伝達され、その結果として、従動歯車５の歯先のねじ面とねじ受け４のねじ面との間の遊びが解消される。

（コイルスプリング２３の形状）
第１歯車２１と第２歯車２２との間の軸方向隙間に設けられたコイルスプリング２３の形状を図６を参照して説明する。

コイルスプリング２３の一端部２３a及び他端部２３ｂは、コイルスプリング２３の接線方向同一向き（図６（ｂ）を参照されたい）、かつ、軸方向反対向き（図６（ｃ）を参照されたい）に突出している。また、コイルスプリング２３の一端部２３ａ及び他端部２３ｂは、軸方向断面において径方向に対して角度α、βを傾斜角を有している。

α、βを90°とした場合、第１歯車２１及び第２歯車２２には、コイルスプリング２３によって回転方向への力を与えられるが、軸方向への力は派生しない。そのため、軸方向への振動が入力すると、第１歯車２１と第２歯車２２とが衝接して雑音の原因となる可能性がある。

そこで、この実施形態では、図６に示すように、コイルスプリング２３を巻き込む方向で使用する場合は 角度α、βを90°未満とし、コイルスプリング２３を巻き戻す方向で使用する場合は α、βを90°より大きくする。これにより、コイルスプリング２３は、回転方向への弾性付勢力に加えて、第１歯車２１と第２歯車２２とが軸方向へ引き合う力も与えることができ、これにより、第１歯車２１及び第２歯車２２の衝接による雑音を解消することができる。

（変形態様）
変形態様を図７を参照して説明する。

この変形態様では、コイルスプリング２３の両端部２３a、２３ｂの間の周方向の角度αとした場合に、αを略180°としたものである。このようにすると、コイルスプリング２３の重心がコイルスプリング２３の両端部２３a、２３ｂの中心近傍にくるため、コイルスプリング２３を安定させることができる。たとえば、αを0°とした場合、コイルスプリング２３は、外部からの振動により容易に振動してしまい、その結果としてコイルスプリング２３と第１歯車２１や第２歯車２２とが衝接して雑音の原因となる。この問題は、コイルスプリング２３の両端部２３a、２３ｂの間の周方向の角度を略180°とすることにより好適に軽減することができ、外部からの振動に対してもコイルスプリング２３が振動して、前述の雑音が発生するのを良好に防止することができる。

その他、図７に示す２ターンのコイルスプリング２３を、図８に示すような２つの略半周コイルスプリング２４，２５に置換してもよいことは明白である。なお、上記した角度αはコイルスプリング２３に、巻き込むかあるいは巻き戻す方向の力を加えて装置に組み込んだ後の角度を意味する。

（効果）
上記の結果として、シザーズギアである駆動歯車２のスプリングの弾性付勢力により、駆動歯車２と従動歯車５との間のバックラッシ及び従動歯車５とねじ受け４との間のバックラッシが解消され、高精度の回転角検出が可能となる。すなわち、駆動歯車２のノンバックラッシギア機能が派生する上記合力により従動歯車５とねじ受け４との間の遊びを解消することができる。これにより、自動車のように想定する外力や振動が大きい環境において回転角検出精度を確保することが可能となる。

（実施形態２）
実施形態２を図９を参照して説明する。

この実施形態は、図１に示す実施形態１において、駆動歯車２を単純な一枚ギヤで構成するとともに、ねじ受け４の底面すなわち外周面部とハウジング３の内周面との間にねじ受け４を従動歯車５を通じて回転体１側へ弾性付勢する板ばね部材１０を介設した点に、特徴がある。

この場合においても、従動歯車５は回転体１の径方向へ変位自在にハウジング３に保持されているものとする。このようにすれば、弾性付勢部材である板ばね部材１０が、ねじ受け４と従動歯車５との間の遊び、及び、従動歯車５と駆動歯車２との間の遊びを同時に解消する向きに弾性付勢力を発生するため、簡素な構造にて高精度の回転角検出が可能となる。

（実施形態３）
この実施形態は、図１に示す実施形態１において、駆動歯車２としてのシザーズギアを構成する第１歯車２１及び第２歯車２２の形状を変更した点にその特徴がある。以下、この実施形態の駆動歯車２を図１０及び図１１を参照して具体的に説明する。図１０（ａ）は駆動歯車２の平面図、図１０（ｂ）はその軸方向断面図である。図１１は第１歯車２１だけを示す軸方向断面図であり、図１２は第１歯車２１を図１１のA方向から見た図である。

駆動歯車２は、第１歯車２１と、第１歯車２１に対して軸方向に隣接する第２歯車２２と、コイルスプリング２３とからなる。第１歯車２１と第２歯車２２とは軸方向に嵌め合わされて、駆動歯車２を構成している。この実施例の第１歯車２１及び第２歯車２２が同一形状に作製されている点にその特徴がある。

第１歯車２１及び第２歯車２２は、筒部と、この筒部の端部から径方向に延在する円盤部をもち、全体としてフランジ状に形成されている。第１歯車２１及び第２歯車２２の上記円盤部は軸方向に隣接している。

第１歯車２１は、スプリング係止用の貫通孔２１ａ、円弧状の嵌合溝部２１ｂ、円弧状の嵌合凸部２１ｃ、リング状のスプリング収容溝２１ｄ、回転体１が嵌挿される軸孔２１e、及び、ギヤ部２１ｆを有している。貫通孔２１ａ及びスプリング収容溝２１ｄは円盤部に形成され、貫通孔２１ａは、スプリング収容溝２１ｄの底部に設けられている。円弧状の嵌合溝部２１ｂ及び円弧状の嵌合凸部２１ｃはスプリング収容溝２１ｄの径方向外側に近接して設けられている。嵌合溝部２１ｂの周方向中心と嵌合凸部２１ｃの周方向中心とは周方向に略１８０度合反対位置に形成されている。軸孔２１ｅには回転体１が嵌挿される。

同じく、第２歯車２２は、スプリング係止用の貫通孔２２ａ、円弧状の嵌合溝部２２ｂ、円弧状の嵌合凸部２２ｃ、リング状のスプリング収容溝２２ｄ、回転体１が嵌挿される軸孔２２e、及び、ギヤ部２２ｆを有している。貫通孔２２ａ及びスプリング収容溝２２ｄは円盤部に形成され、貫通孔２２ａは、スプリング収容溝２２ｄの底部に設けられている。円弧状の嵌合溝部２２ｂ及び円弧状の嵌合凸部２２ｃはスプリング収容溝２２ｄの径方向外側に近接して設けられている。嵌合溝部２２ｂの周方向中心と嵌合凸部２２ｃの周方向中心とは周方向に略１８０度合反対位置に形成されている。軸孔２２ｅには回転体１が嵌挿される。

同軸に配置された第１歯車２１及び第２歯車２２の円盤部の端面は互いに接している。嵌合凸部２１ｃは嵌合溝部２２ｂに嵌入され、嵌合凸部２２ｃは嵌合溝部２１ｂに嵌入されている。リング状のスプリング収容溝２１ｄ、２２ｄは軸方向に重ね合わされて内部にスプリング２３が収容されている。スプリング２３の一端はスプリング係止用の貫通孔２１ａに、他端はスプリング係止用の貫通孔２２ａに係止されている。

シザーズギアをなす駆動歯車２は、同一形状の２つの歯車である第１歯車２１及び第２歯車２２を１８０度回転した後、それらの円盤部を重ね合わせることにより形成される。第１歯車２１及び第２歯車２２が同一形状である点を除けば、駆動歯車２の他の特徴構成及び動作は実施形態１の駆動歯車２と同じである。シザーズギアとして、スプリング２３は、第１歯車２１及び第２歯車２２を逆方向に回動付勢して、駆動歯車２のバックラッシを解消する。

（変形態様）
上記説明は、回転角度検出装置の駆動歯車２に用いる駆動歯車２を互いに同形の第１歯車２１及び第２歯車２２にて作製するが、同形の２つの歯車にて作製したシザーズギアは、回転角度検出装置以外にも用いることができる。

（実施例効果）
図１に示す互いに異形の第１歯車２１及び第２歯車２２に比べて、図１０，図１１に示すこの実施形態は、第１歯車２１及び第２歯車２２を同形としているため、その製造が容易であり、製造工数も大幅に短縮することができ、製造装置も簡素化することができる。特に成形金型費用の削減は大きな製造コスト低減を実現する。

また、嵌合凸部２１ｃと嵌合溝部２２ｂとの嵌合、及び、嵌合凸部２２ｃと嵌合溝部２１ｂとの嵌合により第１歯車２１及び第２歯車２２の嵌合が強化されるので、駆動歯車２の保持や組み付け作業も容易となる。

実施形態１の操舵角検出装置の要部を示す模式軸方向断面図である。 図１の装置の模式要部平面図である。 回転角φ及びθ'と、Ｘ方向磁束密度成分Ｂｘ及びＹ方向磁束密度成分Ｂｙとの関係を示す図である。 駆動歯車と従動歯車との噛合状態を示す模式図である。 従動歯車とねじ受けとの噛合状態を示す模式図である。 コイルスプリングの形状を示す図であり、（ａ）はA方向矢視側面図、（ｂ）は軸方向一方側からみた正面図、（c）はB方向矢視側面図である。 コイルスプリングの変形例を示す図である。（ａ）は軸方向一方側からみた正面図、（ｂ）は側面図である。 コイルスプリングの変形例を示す図である。（ａ）は軸方向一方側からみた正面図、（ｂ）は側面図である。 実施形態２の操舵角検出装置の要部を示す模式軸方向断面図である。 実施形態３の操舵角検出装置に用いる駆動歯車を示す図であり、図１０（ａ）は駆動歯車２のその平面図、図１０（ｂ）はその軸方向断面図である。 （ａ）は図１０（に示す第１歯車だけを示す軸方向断面図であり、（ｂ）は図１０に示す第１歯車を（ａ）のA方向から見た図である。

符号の説明

１ 回転体
２ 駆動歯車
３ ハウジング
４ ねじ受け
５ 従動歯車
６ 磁気検出素子
７ プリント基板
８ ヨーク
９ 磁石（永久磁石）
１０ 板ばね部材
２１ 第１歯車
２２ 第２歯車
２３ コイルスプリング
２３a 一端部
２３ｂ 他端部
２１ａ スプリング係止用の貫通孔
２１ｂ 円弧状の嵌合溝部
２１ｃ 円弧状の嵌合凸部、
２１ｄ リング状のスプリング収容溝
２１e 軸孔２１e
２１ｆ ギヤ部
２２ａ スプリング係止用の貫通孔
２２ｂ 円弧状の嵌合溝部
２２ｃ 円弧状の嵌合凸部、
２２ｄ リング状のスプリング収容溝
２２e 軸孔２１e
２２ｆ ギヤ部

Claims (9)

1. 回転体の回転に連動して回転するギャップ付き磁気回路と、前記ギャップ付き磁気回路のギャップ磁束密度を検出する磁気検出素子と、前記磁気検出素子の信号を処理して前記回転体の角度を出力する信号処理部とを有し、前記ギャップ付き磁気回路は、方向及び大きさが前記回転体の回動により変化する磁束を前記磁気検出素子に与えることにより前記回転体の３６０度超の回転角を検出する回転角度検出装置において、
   前記回転体に固定される駆動歯車と、歯先にねじ溝を有して前記駆動歯車に噛合するとともに磁石及びヨークを有する前記ギャップ付き磁気回路を内蔵する従動歯車と、前記従動歯車の前記ねじ溝に噛合して前記従動歯車の回動とともに前記従動歯車を軸方向に変位させるねじ受けと、前記ねじ受け及び前記磁気検出素子を支持するハウジングとを有し、
   前記駆動歯車は、相対回動可能に軸方向に隣接して同軸配置された２枚の歯車と、前記２枚の歯車を互いに回動方向逆向きに弾性付勢する弾性付勢部材とを有するシザーズギアにより構成され、
   前記ねじ受けは、前記弾性付勢部材による前記従動歯車に対する前記駆動歯車から離れる向きへの変位を規制する位置に配置されていることを特徴とする回転角度検出装置。
2. 請求項１記載の回転角度検出装置において、
   前記ねじ受けは、前記従動歯車を挟んで前記駆動歯車とほぼ反対側に配置されている回転角度検出装置。
3. 請求項１記載の回転角度検出装置において、
   前記弾性付勢部材は、前記駆動歯車にセットされた状態で両端の２つの腕部が前記駆動歯車の中心軸上を通るほぼ同一直線上となるコイルばねにより構成されている回転角度検出装置。
4. 請求項１記載の回転角度検出装置において、
   前記弾性付勢部材は、前記駆動歯車にセットされた状態で両端の２つの腕部が90deg未満とされている回転角度検出装置。
5. 回転体の回転に連動して回転するギャップ付き磁気回路と、前記ギャップ付き磁気回路のギャップ磁束密度を検出する磁気検出素子と、前記磁気検出素子の信号を処理して前記回転体の角度を出力する信号処理部とを有し、前記ギャップ付き磁気回路は、方向及び大きさが前記回転体の回動により変化する磁束を前記磁気検出素子に与えることにより前記回転体の３６０度超の回転角を検出する回転角度検出装置において、
   前記回転体に固定される駆動歯車と、歯先にねじ溝を有して前記駆動歯車に噛合するとともに磁石及びヨークを有する前記ギャップ付き磁気回路を内蔵する従動歯車と、前記従動歯車の前記ねじ溝に噛合して前記従動歯車の回動とともに前記従動歯車を軸方向に変位させるねじ受けと、前記前記磁気検出素子を支持するハウジングと、前記ハウジングに支持されて前記ねじ受けを前記回転体に向けて弾性付勢する弾性付勢部材とを有することを特徴とする回転角度検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか記載の回転角度検出装置において、
   前記シザーズギアの前記２枚の歯車は、同一形状を有することを特徴とする回転角度検出装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか記載の回転角度検出装置において、
   前記２枚の歯車はそれぞれ、互いに対向する端面に位置して、所定角度の相対回動を許容しつつ互いに嵌合する溝部及び突部を略同一径位置に有することを特徴とする回転角度検出装置。
8. 相対回動可能に軸方向に隣接して同軸配置された２枚の歯車と、前記２枚の歯車内に収容されるとともに前記２枚の歯車を互いに回動方向逆向きに弾性付勢する弾性付勢部材とを有するシザーズギアにおいて、
   前記２枚の歯車は、同一形状を有することを特徴とするシザーズギア。
9. 請求項７記載のシザーズギアにおいて、
   前記２枚の歯車はそれぞれ、互いに対向する端面に位置して、所定角度の相対回動を許容しつつ互いに嵌合する溝部及び突部を略同一径位置に有することを特徴とするシザーズギア。

Images