JP2012108063A - 回転角度検出装置およびステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転角度検出装置において、回転部品の回転角度を検出するために互いに連動する主回転部品および副回転部品から構成される回転部品群の設計の自由度を大きくする。
【解決手段】回転角度検出装置４は、回転中心線Ｌを中心にステアリング装置１の出力軸２１と一体に回転する主回転部品４１と、所定回転比で主回転部品４１と連動して回転する第１，第２副回転部品５１，６１と、第１，第２副回転部品５１，６１の第１，第２回転角度θ１，θ２に応じた第１，第２検出信号Ｓ１，Ｓ２を出力する第１，第２磁気抵抗素子７１，７２と、第１，第２検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて操舵角θを検出する回転角度検出手段４９とを備える。主回転部品４１と第１，第２副回転部品５１，６１との間での回転の伝達は、主回転部品４１および第１，第２副回転部品５１，６１の接触面４２，５２；４２，６２同士の摩擦により行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転部材の回転角度を検出する回転角度検出装置およびステアリング装置に関する。そして、該回転角度検出装置は、ステアリング装置における回転角度である操舵角を検出する。

回転部材（例えば、車両のステアリング装置におけるステアリングホイールの操作により回転駆動される回転軸）の回転角度（例えば、操舵角）を検出する回転角度検出装置として、該回転部材と一体に回転する歯車（以下、「主歯車」という。）と、該主歯車と連動する第１，第２歯車と、該第１，第２歯車の回転角度に応じた検出信号を出力する第１，第２回転角度センサとを備えるものは知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表平１１−５００８２８号公報

前記回転角度検出装置のように、回転部材の回転角度を検出するために互いに連動する回転部品が、歯車（前記主歯車および第１，第２歯車）から構成される場合、歯数は整数でなければならないこと、および、歯の強度上の観点から歯車のモジュールが決まることから、主歯車と第１，第２歯車との間での回転比が設定されると、主歯車および第１，第２歯車の各外径（歯先円直径）が決まる。このため、主歯車および第１，第２歯車の配置や組合せ、さらには、主歯車および第１，第２歯車から構成される回転部品群の全体の大きさが、歯数やモジュールに制約されるので、回転部品群の設計の自由度が小さくなる。この結果、例えば、所望のスペースに回転部品群を配置することが困難になるなど、回転部品群の配置の自由度が小さくなる。また、回転部品群の小型化が制限される。
そして、この事情は、回転部品の回転伝達部（回転部品が歯車である場合、該歯車の歯部が相当する。以下、「回転伝達部」という。）が、別の回転部品と連動するために、周方向または回転方向で所定幅を有する回転伝達要素（回転部品が歯車である場合、該歯車の歯が相当する。以下、「回転伝達要素」という。）の集合体で構成されるものに固有のものである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、回転角度検出装置において、回転部品の回転角度を検出するために互いに連動する主回転部品および副回転部品から構成される回転部品群の設計の自由度を大きくすることを目的とする。
そして、本発明は、さらに、主回転部品および副回転部品の接触面の形状を工夫することにより、回転部品の回転角度の検出精度の向上を図ることを目的とし、また、ステアリング装置のセンサハウジングを大型化することなく、センサハウジング内への回転角度検出装置の収容を可能とすることを目的とする。

請求項１記載の発明は、回転部材（２１）に設けられると共に回転中心線（Ｌ）を中心に前記回転部材（２１）と一体に回転する主回転部品（４１）と、前記主回転部品（４１）に対して所定回転比で前記主回転部品（４１）と連動して回転する副回転部品（５１，６１）と、前記副回転部品（５１，６１）の回転角度（θ１，θ２）に応じた検出信号（Ｓ１，Ｓ２）を出力する回転角度センサ（７１，７２）と、前記検出信号（Ｓ１，Ｓ２）に基づいて前記回転部材（２１）の回転角度（θ）を検出する回転角度検出手段（４９）とを備える回転角度検出装置（４）において、前記主回転部品（４１）と前記副回転部品（５１，６１）との間での回転の伝達は、前記主回転部品（４１）および前記副回転部品（５１，６１）の接触面（４２，５２；４２，６２）同士の摩擦により行われる回転角度検出装置（４）である。

これによれば、回転部材と一体に回転する主回転部品と連動して回転する副回転部品の回転角度に応じた検出信号に基づいて回転部材の回転角度を検出する回転角度検出装置において、主回転部品および副回転部品間の回転の伝達が、互いに接触する主回転部品の接触面と副回転部品の接触面との間の摩擦により行われる。このため、所定回転比が設定された状態で、主回転部品および副回転部品の各接触面により構成される各回転伝達部の外径の設定の自由度、したがって主回転部品および副回転部品から構成される回転部品群の設計の自由度を、周方向または回転方向で所定幅を有する回転伝達要素の整数倍とする制約がある場合（例えば、主回転部品および副回転部品が歯車で構成される場合）に比べて、大きくすることができる。この結果、回転部品群の配置の自由度が大きくなり、また回転部品群の小型化が容易になる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の回転角度検出装置（４）において、前記副回転部品（５１，６１）は、第１副回転部品（５１）と、前記第１副回転部品（５１）の接触面（５２）の外径とは異なる外径の前記接触面（６２）を有する第２副回転部品（６１）とであり、前記副回転部品（５１，６１）の前記回転角度（θ１，θ２）は、前記第１副回転部品（５１）の第１回転角度（θ１）と、前記第２副回転部品（６１）の第２回転角度（θ２）とであり、前記回転角度センサ（７１，７２）は、前記第１回転角度（θ１）に応じた前記検出信号（Ｓ１，Ｓ２）である第１検出信号（Ｓ１）を出力する第１回転角度センサ（７１）と、前記第２回転角度（θ２）に応じた前記検出信号（Ｓ２）である第２検出信号（Ｓ２）を出力する第２回転角度センサ（７２）とであるものである。
これによれば、副回転部品が、接触面の外径が異なる少なくとも２つの副回転部品から構成される場合にも、主回転部品および各副回転部品間での回転の伝達が摩擦により行われるので、回転部材および主回転部品に対する副回転部品の配置の自由度が大きくなる。さらに、各副回転部品の接触面の外径の設定の自由度が、第１，第２副回転部品が歯車で構成される場合に比べて、大きくなって、回転部品群の小型化が容易になる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の回転角度検出装置（４）において、前記接触面（４２，５２，６２）は、テーパ面（Ｆ）であるものである。
これによれば、接触面がテーパ面であることにより、接触面の面積を大きくすることができるので、互いに接触する接触面間での滑りを防止するための摩擦力の確保が容易になり、また接触圧力を低下させることができる。この結果、接触面；間での滑りが防止されるので、回転角度の検出精度が向上する。また、接触面での摩耗の発生を抑制できて、しかも回転部品の回転角度を良好な精度で検出できる期間を長期化できる。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の回転角度検出装置（４）において、前記各接触面（４２，５２，６２）の、前記回転中心線（Ｌ）を含む平面での縦断面形状は、１対の前記テーパ面（Ｆ１，Ｆ２）により形成されるＶ字状凸形状またはＶ字状凹形状であるものである。
これによれば、Ｖ字状凸形状の接触面とＶ字状凹形状の接触面とが接触するので、主回転部品と副回転部品との軸線方向での相対的な位置ズレを、接触面同士の接触のみで防止できる。この結果、前記位置ズレを防止するための専用の部材が不要になり、回転角度検出装置の構造を簡単化することができ、また回転角度検出装置を小型化できる。
また、１対のテーパ面により形成される角度を小さくすることにより、楔効果を発揮させて、各テーパ面に垂直な方向で該テーパ面に作用する力を大きくさせる楔効果を発揮させることができるので、接触面同士の間で作用する摩擦力が大きくなる。この結果、接触面同士の間での滑りの発生防止効果が向上して、副回転部品および回転部材の回転角度の検出精度が向上する。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転角度検出装置（４）において、前記接触面（４２，５２；４２，６２）同士の接触部（Ｔ１；Ｔ２）において、前記接触面（４２，５２；４２，６２）同士を互いに押圧させる押圧部材（４５，５５，６５）を備えるものである。
これによれば、押圧部材により、接触部において接触面同士が互いを押圧するので、その分、接触面同士の間での摩擦力が大きくなる。この結果、接触面同士の間での滑りの発生防止効果が向上して、副回転部品および回転部材の回転角度の検出精度が向上する。

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の回転角度検出装置（４）と、ステアリング操作部材（１０）による操舵トルクを検出するトルク検出装置（５）と、センサハウジング（１３）とを備えるステアリング装置（１）において、前記回転部材（２１）の前記回転角度（θ）は、前記ステアリング操作部材（１０）の操作に基づく操舵角（θ）であり、前記回転角度検出装置（４）は、前記トルク検出装置（５）と共に前記センサハウジング内に収容されるものである。
これによれば、回転角度検出装置においては、主回転部品および副回転部品の各接触面の外径の設定の自由度が大きくなることにより、回転部材および主回転部品に対する副回転部品の配置の自由度が大きく、また回転部品群の配置の自由度が大きいので、トルク検出装置が収容されるセンサハウジングを備えるステアリング装置において、センサハウジングを大型化することなく、該センサハウジング内に回転角度検出装置を収容させることができる。

本発明の回転角度検出装置によれば、回転部品の回転角度を検出するために互いに連動する主回転部品および副回転部品から構成される回転部品群の設計の自由度を大きくすることができる。
本発明の回転角度検出装置によれば、さらに、主回転部品および副回転部品の接触面の形状を工夫することにより、回転部品の回転角度の検出精度を向上させることができる。
本発明のステアリング装置によれば、ステアリング装置のセンサハウジングを大型化することなく、センサハウジング内に回転角度検出装置を収容することができる。

本発明の実施形態を示し、回転角度検出装置を備えるステアリング装置の要部縦断面図であり、図２のＩ−Ｉ線断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面での模式図である。 図１の回転角度検出装置が備える磁石の斜視図である。 図１の回転角度検出装置により検出される検出信号および操舵角を説明するグラフである。 図１の実施形態の変形例を示し、図１の回転角度検出装置の要部縦断面での模式図である。 図１の実施形態の別の変形例を示し、図５に相当する図である。 図１の実施形態の別の変形例を示し、図２に相当する図である。

以下、本発明の実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。
図１を参照すると、回転角度検出装置４を備える機械としてのステアリング装置１は、車両としての自動車に搭載されて、その操舵輪を操舵する。
ステアリング装置１は、操舵角θ（図４参照）を検出する回転角度検出装置４のほかに、運転者が加える操作力としての操舵力により回転するステアリングホイール１０を有する回転機構２と、回転機構２と連動して回転する入力軸２０および出力軸２１を有する連動装置としてのギヤボックス３と、ギヤボックス３から出力される力を操舵輪（図示されず）に伝達する伝達機構（図示されず）と、操舵力に基づくトルクである操舵トルクを検出するトルク検出装置５と、運転者がステアリングホイール１０に加える操舵力を軽減する補助力を発生するアクチュエータとしての電動モータ３１を有する補助力発生装置６と、電動モータ３１の作動を制御する制御装置７と、を備える電動式のパワーステアリング装置である。
回転角度検出装置４により検出される操舵角θは、自動車の各種制御（例えば、四輪操舵、サスペンション装置またはブレーキ装置の各制御）に使用される。

回転機構２は、操作部材としてのステアリング操作部材であるステアリングホイール１０のほかに、ステアリングホイール１０と連結される回転軸としてのステアリング軸１１と、ステアリング軸１１と入力軸２０とを連結する回転連結部材１２とを有する。そして、ステアリングホイール１０の回転は、いずれもステアリングホイール１０と共に回転するステアリング軸１１、回転連結部材１２および入力軸２０を介して、出力軸２１に伝達される。このとき、ステアリングホイール１０から出力軸２１に至る回転の伝達系は、１対１の回転角度の関係を有するように回転する。

ギヤボックス３は、車体に取り付けられるハウジング１３と、ステアリングホイール１０からの操舵力が伝達される回転軸としての入力軸２０と、入力軸２０の回転が伝達される回転軸としての出力軸２１と、入力軸２０と出力軸２１とを相対回転可能に連結する回転軸としてのトーションバー２２と、トーションバー２２および出力軸２１を順次介して伝達される入力軸２０の回転に基づいて操舵輪を操舵するための駆動力を前記伝達機構に出力する駆動機構としてのラック・ピニオン機構２３とを備える。

入力軸２０、出力軸２１、トーションバー２２およびラック・ピニオン機構２３を収容するハウジング１３は、入力軸２０を回転可能に支持する第１ハウジング１４と、出力軸２１を回転可能に支持すると共にラック・ピニオン機構２３を収容する第２ハウジング１５とを有する。
第１ハウジング１４と、自動車の車体への取付部を有する第２ハウジング１５とは、軸線方向での端部同士にて互いに結合手段としてのボルト１６により結合されて一体化される。

ここで、軸線方向は、回転部材である出力軸２１の回転中心線Ｌに平行な方向であるとする。また、径方向および周方向は、それぞれ、該回転中心線Ｌを中心とする径方向および周方向であるとする。そして、実施形態において、便宜上、図１に示されるように、上下方向は、軸線方向に平行な方向であるとし、軸線方向での一方向および他方向の一方が上方向であるとし、軸線方向での一方向および他方向の他方が下方向であるとする。

回転機構２の構成部材であるステアリングホイール１０、ステアリング軸１１および回転連結部材１２、そして入力軸２０、トーションバー２２および出力軸２１は、いずれも回転部材である。また、出力軸２１の回転中心線Ｌは、入力軸２０の回転中心線と一致する。
ラック・ピニオン機構２３は、出力軸２１に設けられたピニオン２４と、該ピニオン２４と噛合するラック２６が設けられたラック軸２５とを有する。ピニオン２４により駆動されて自動車の左右方向に往復運動するラック軸２５は、前記伝達機構が有するタイロッドを介して、操舵輪を操舵する。

トーションバー２２の捩れ量に基づいて操舵トルクを検出するトルク検出装置５は、周知のものであり、例えば特開２００７−９３３８０号公報に開示されているように、入力軸２０および出力軸２１にそれぞれ周方向に間隔を置いて複数個設けられると共に軸線方向で空隙を挟んで互いに対向する磁性体からなる入力側コア２７および出力側コア２８と、該コア２７，２８を囲んで第１ハウジング１４に取り付けられた円環状のコイル２９とを備える。そして、ステアリングホイール１０に加えられた操舵力によりトーションバー２２に捩れが生じて、入力軸側コア２７と出力軸側コア２８との周方向での位置が相対的に変化することに起因して発生するコイル２９での電圧変化に基づいて、操舵トルクが検出される。

ハウジング１３内には、トルク検出装置５と、回転角度検出装置４が備える回転角度検出機構４０とが、回転角度検出機構４０の上方にトルク検出装置５が位置するように、軸線方向に直列に並んで配置される。したがって、ハウジング１３は、トルク検出装置５および回転角度検出機構４０を収容するセンサハウジングでもある。なお、別の例として、トルク検出装置５が回転角度検出機構４０の下方に配置されてもよい。

補助力発生装置６は、操舵トルクが入力される制御装置７により制御される電動モータ３１と、電動モータ３１のトルクをピニオン２４に伝達する伝動機構としてのウォームギヤ３２とを備える。第２ハウジング１５に収容されるウォームギヤ３２は、第２ハウジング１５に取り付けられる電動モータ３１の回転軸と一体に回転するウォーム３３と、出力軸２１に圧入により固定されて出力軸２１と一体に回転するウォームホイール３４とから構成される。
ハウジング１３の外面に取り付けられる制御装置７は、中央演算処理装置および記憶装置などを備えるコンピュータから構成される。

このようなステアリング装置１において、運転者がステアリングホイール１０に加えた操舵力により発生する操舵トルクが入力軸２０に伝達されると、操舵輪に作用する路面抵抗に起因して入力軸２０はトーションバー２２に捩りを生じさせつつ出力軸２１を回転させ、ピニオン２４により駆動されたラック軸２５が左右方向（ラック軸２５の軸方向である。）に移動する。同時に、制御装置７は、トーションバー２２の捩れに基づいてトルク検出装置５により検出される操舵トルクに応じた補助力を発生するように電動モータ３１を制御する。そして、電動モータ３１による補助力がウォームギヤ３２、出力軸２１およびピニオン２４を介してラック軸２５に伝達されて、運転者の操舵力が軽減される。

図１，図２を参照すると、ステアリングホイール１０の操作角度である操舵角θを検出する回転角度検出装置４は、磁気抵抗素子７１，７２を有する回転角度検出機構４０と、回転角度検出機構４０からの検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて操舵角θを検出する回転角度検出手段４９とを備える。操舵角θは、この実施形態では出力軸２１の回転角度である。なお、操舵の方向は、トルク検出装置５や磁気抵抗素子７１，７２、またはそれら以外の周知の手段により検出可能である。

回転角度検出機構４０は、回転中心線Ｌと同じ回転中心線を中心に回転する主回転部品４１と、主回転部品４１と連動して回転する副回転部品を構成する第１，第２副回転部品５１，６１と、各副回転部品５１，６１の回転角度である副回転角度としての第１，第２回転角度θ１，θ２（図４参照）に応じた検出信号としての第１，第２検出信号Ｓ１，Ｓ２を出力する回転角度センサを構成する第１，第２回転角度センサとしての第１，第２磁気抵抗素子７１，７２と、第１，第２磁気抵抗素子７１，７２による検出対象部である磁気発生部材としての磁石である第１，第２磁石８１，８２とを備える。互いに連動する主回転部品４１および副回転部品５１，６１は、回転部品群Ｒを構成する。

主回転部品４１は、出力軸２１に対して、該出力軸２１と一体に回転するように設けられる。そのために、主回転部品４１は、出力軸２１に対して、軸線方向および周方向に移動不能に固定される。
なお、別の例として、主回転部品４１は、出力軸２１に対して、例えばセレーション結合により、軸線方向に移動可能に、周方向に移動不能またはほぼ移動不能に結合されてもよい。このとき、軸線方向での主回転部品４１の移動を規制するためには、ストッパが設けられる。

第１，第２副回転部品５１，６１は、出力軸２１に固定されて設けられた主回転部品４１に対して径方向外方に、周方向に間隔を置いて配置される。各副回転部品５１，６１は、ハウジング１３に設けられた支持部である支持板１７に軸受９０を介して回転可能に支持され、その回転中心線Ｌ１，Ｌ２は、主回転部品４１の回転中心線でもある回転中心線Ｌに平行である。

軸受９０は、支持板１７に径方向での位置が調整可能に取り付けられて設けられるホルダ９１，９２に保持される。このため、各副回転部品５１，６１は、位置調整可能な調整部材であるホルダ９１，９２に軸受９０を介して支持されるので、ホルダ９１，９２を通じて各副回転部品５１，６１を主回転部品４１に向けて径方向に移動させることにより、主回転部品４１に対して各副回転部品５１，６１を径方向内方に押し付ける押圧力（または、径方向で主回転部品４１および各副回転部品５１，６１を互いに押し付ける押圧力）を高め、ひいては摩擦力を高めることが可能になって、径方向で互いに接触する主回転部品４１の接触面４２と各副回転部品５１，６１の接触面５２，６２との間での滑りの発生防止効果が高められる。

主回転部品４１と第１副回転部品５１との間での回転（または、トルク）の伝達、および、主回転部品４１と第２副回転部品６１との間での回転（または、トルク）の伝達は、それぞれ、主回転部品４１および第１副回転部品５１の互いの接触面４２，５２同士の摩擦、および、主回転部品４１および第２副回転部品６１の互いの接触面４２，６２同士の摩擦により行われる。
各接触面４２，５２，６２は、円板状の部材である各回転部品４１，５１，６１の外周面であり、各回転中心線Ｌ，Ｌ１，Ｌ２を中心軸線とする回転面であり、さらに回転部品４１，５１；４１，６１同士の間で回転を伝達する回転伝達部である。

各接触面４２，５２，６２では、接触部Ｔ１；Ｔ２において互いに接触する接触面４２，５２；４２，６２同士の間での滑りを防止するために、摩擦係数が大きいこと、または発生する摩擦力が大きいことが好ましいことから、各接触面４２，５２，６２は、高摩擦係数を有する摩擦面である。そのために、各接触面４２，５２，６２は、例えば、粗面により形成され、または、各回転部品４１，５１，６１において該接触面４２，５２，６２を有する部位である外周部が少なくとも高摩擦係数の材料（例えば、ブレーキ装置に使用される高摩擦材料または摩擦係数が０．５以上の材料であり、以下、「高摩擦材料」という。）で形成されることで形成され、または、高摩擦材料の膜または層により形成される。

第１，第２副回転部品５１，６１の外径は、主回転部品４１の外径よりも小さく、第１副回転部品５１の外径は第２副回転部品６１の外径よりも小さい。ここで、各回転部品４１，５１，６１の外径は、この実施形態では各接触面４２，５２，６２の外径である。そして、各回転部品４１，５１，６１において、各接触面４２，５２，６２の外径は、主回転部品４１，５１，６１に対する各副回転部品４１，５１，６１の回転比である所定回転比を決める外径である。例えば、第１，第２副回転部品５１，６１は、主回転部品４１の回転がＡ回であるとき、それぞれＢ回およびＣ回、それぞれ回転する外径に設定される。
ここで、Ａ，Ｂ，Ｃは、互いに異なる整数（自然数）または整数以外の数であり、Ａ＜Ｂ＜Ｃである。そして、主回転部品４１に対する第１回転部品５１の所定回転比は、Ｂ／Ａであり、主回転部品４１に対する第２回転部品６１の所定回転比は、Ｃ／Ａである。

各接触面４２，５２，６２の全体または一部は、回転中心線Ｌを中心軸線とするテーパ面Ｆである。そして、テーパ面Ｆを、その法線が径方向外方に向かうにつれて上方（軸線方向での一方向である。）に向いている第１テーパ面Ｆ１と、その法線が径方向外方に向かうにつれて下方（前記一方向とは反対方向であり、軸線方向での他方向である。）に向いている第２テーパ面Ｆ２とするとき、主回転部品４１と副回転部品５１，６１とは、主回転部品４１の接触面４２が、第１テーパ面Ｆ１および第２テーパ面Ｆ２のうちの一方のテーパ面であるとき、副回転部品５１，６１の接触面５２，６２が、第１テーパ面Ｆ１および第２テーパ面Ｆ２のうちの他方のテーパ面で、互いに接触する。

この実施形態において、各接触面４２，５２，６２の全体または一部は、回転中心線Ｌに対する直交平面を対称面とする１対のテーパ面Ｆ１，Ｆ２から構成される。そして、接触面４２，５２，６２の縦断面形状は、Ｖ字状凸形状またはＶ字状凹形状である。そして、主回転部品４１と副回転部品５１，６１は、接触面４２，５２；４２，６２のテーパ面Ｆ１，Ｆ２において互いに接触する。ここで、縦断面形状とは、回転中心線Ｌを含む平面での断面形状である。
したがって、主回転部品４１と各副回転部品５１，６１とは、主回転部品４１の接触面４２が、Ｖ字状凸形状およびＶ字状凹形状のうちの一方のＶ字状形状であるテーパ面Ｆ１，Ｆ２であるとき、副回転部品５１，６１の接触面５２，６２が、Ｖ字状凸形状およびＶ字状凹形状のうちの他方のＶ字状形状であるテーパ面Ｆ２，Ｆ１で、互いに接触する。

図３に示されるように、各磁石８１，８２は、半円柱状のＮ極と半円柱状のＳ極とを有する円柱状の永久磁石から構成される。そして、図１，図２に示されるように、第１，第２副回転部品５１，６１とそれぞれ一体に回転する第１，第２磁石８１，８２は、その回転中心線が第１，第２副回転部品５１，６１の回転中心線Ｌ１，Ｌ２とそれぞれ一致するように、第１，第２回転部品５１，６１に固定されて設けられる。

第１，第２磁気抵抗素子７１，７２は、軸線方向で第１，第２磁石８１，８２とそれぞれ対向して配置されるように第１ハウジング１４に固定されて設けられる。磁気検出素子である各磁気抵抗素子７１，７２は、対応する各磁石８１，８２により形成される磁界の向きにより、異なる抵抗値を示す。

図１を参照すると、回転角度検出手段４９は、第１，第２磁気抵抗素子７１，７２から出力される検出信号Ｓ１，Ｓ２を処理して、出力軸２１の回転角度である主回転角度、すなわち操舵角θを算出する算出手段であり、制御装置７に備えられる。
なお、別の例として、回転角度検出手段４９は、制御装置７とは別個に、マイクロプロセッサを備えると共にハウジング１３内に配置される制御装置の一部により構成されてもよい。この場合、回転角度検出装置４の全体をハウジング１３内に収容することが可能になる。

そして、操舵角θは、回転角度検出手段４９により、以下のようにして検出される。
図１，図４を参照すると、各磁気抵抗素子７１，７２の電気抵抗値は磁界の方向に応じて変化することから、各磁気抵抗素子７１，７２には、各副回転部品５１，６１と一体に回転する各磁石８１，８２により、各副回転部品５１，６１の半回転（１８０°）毎の回転を１周期とする正弦波状に変化する抵抗値の変化が生じる。このため、各磁気抵抗素子７１，７２による電圧変化に対応して、１８０°を周期とする第１，第２検出信号Ｓ１，Ｓ２が得られる。

回転角度検出手段４９は、主回転部品４１の回転角度（すなわち、操舵角θ）を算出しやすくするために、第１，第２磁気抵抗素子７１，７２から入力される正弦波状のそれぞれの前記第１，第２検出信号Ｓ１，Ｓ２を、図４に示されるように、各副回転部品５１，６１の１回転（３６０°）毎の回転を１周期とする鋸歯状の第１，第２二次検出信号Ｓ１２，Ｓ２２に変換する。

そして、回転角度検出手段４９は、第１，第２二次検出信号Ｓ１２，Ｓ２２に基づいて、ステアリングホイール１０のＡ回の回転に対応する出力軸２１のＡ回の回転での直線状の回転角度用検出信号Ｓに変換することにより、操舵角θが検出される。なお、図４では、前記回転のＡ，Ｂ，Ｃが整数である場合の例が示されている。

この回転角度用検出信号Ｓは、例えば、主回転角度の原点（図４では、「０」で示される。）からの第１二次検出信号Ｓ１２の第１積算値Ｓ１３（図４に太い二点鎖線で一部が示される。）から第２二次検出信号Ｓ２２の第２積算値Ｓ２３（図４に細い二点鎖線で一部が示される。）を減算することにより、出力軸２１の回転、すなわちステアリングホイール１０の回転に比例する信号として得られる。ここで、第１，第２積算値Ｓ１２，Ｓ２３は、第１，第２回転角度θ１，θ２にそれぞれ相当する。
そして、操舵角θに相当する回転角度用検出信号Ｓが、第１，第２二次検出信号Ｓ１２，Ｓ２２の減算により算出されることから、各磁気抵抗素子７１，７２の第１，第２検出信号Ｓ１，Ｓ２に対する温度の影響を相殺できるので、操舵角θの検出精度を高めることができる。
なお、ステアリング装置１においては、図４に示されるように、操舵角θ（主回転角度）の回転角度範囲での中央位置としての７２０°の回転角度が、ステアリングホイール１０の中立位置に対応する基準回転角度になるように設定される。

次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
回転角度検出装置４は、ステアリング装置１の回転軸である出力軸２１に設けられると共に回転中心線Ｌを中心に出力軸２１と一体に回転する主回転部品４１と、所定回転比で主回転部品４１と連動して回転する第１，第２副回転部品５１，６１と、第１，第２副回転部品５１，６１の第１，第２回転角度θ１，θ２に応じた第１，第２検出信号Ｓ１，Ｓ２を出力する第１，第２磁気抵抗素子７１，７２と、第１，第２検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて操舵角θを検出する回転角度検出手段４９とを備え、主回転部品４１と第１，第２副回転部品５１，６１との間での回転の伝達は、主回転部品４１および第１，第２副回転部品５１，６１の接触面４２，５２；４２，６２同士の摩擦により行われる。

この構造により、主回転部品４１および第１，第２副回転部品５１，６１間の回転の伝達が、互いに接触する主回転部品４１の接触面４２と第１，第２副回転部品５１，６１の接触面５２，６２との間の摩擦により行われる。このため、主回転部品４１および第１，第２副回転部品５１，６１間の所定回転比が設定された状態で、主回転部品４１および第１，第２副回転部品５１，６１の各接触面４２，５２，６２（すなわち、各回転伝達部）の外径の設定の自由度、したがって主回転部品４１および副回転部品５１，６１から構成される回転部品群Ｒの設計の自由度を、周方向または回転方向で所定幅を有する回転伝達要素の整数倍とする制約がある場合（仮に、主回転部品４１および第１，第２副回転部品５１，６１が歯車で構成される場合）に比べて、大きくすることができる。この結果、回転部品群Ｒの配置の自由度が大きくなり、また回転部品群Ｒの小型化が容易になる。

また、副回転部品が、接触面５２，６２の外径が異なる少なくとも２つの第１，第２副回転部品５１，６１から構成される場合にも、主回転部品４１および各副回転部品５１，６１間での回転の伝達が摩擦により行われるので、出力軸２１および主回転部品４１に対する第１，第２副回転部品５１，６１の配置の自由度が大きくなる。さらに、各副回転部品５１，６１の接触面５２，６２の外径の設定の自由度が、仮に第１，第２副回転部品５１，６１が歯車で構成される場合に比べて、大きくなって、回転部品群Ｒの小型化が容易になる。

各回転部品４１，５１，６１の各接触面４２，５２，６２は、回転中心線Ｌを中心軸線とするテーパ面Ｆであることにより、回転中心線Ｌに平行な軸線方向での接触面４２，５２，６２の幅を小さくすることによる軸線方向での各回転部品４１，５１，６１の小型化を可能としながら、接触面４２，５２，６２の面積を大きくすることができるので、互いに接触する接触面４２，５２；４２，６２間での滑りを防止するための摩擦力の確保が容易になり、また接触圧力を低下させることができる。この結果、接触面４２，５２；４２，６２間での滑りが防止されるので、操舵角θの検出精度が向上する。また、接触面４２，５２，６２での摩耗の発生を抑制できて、第１，第２回転角度θ１，θ２および操舵角θを良好な精度で検出できる期間を長期化できる。

各接触面４２，５２，６２の、回転中心線Ｌを含む平面での断面での縦断面形状は、１対のテーパ面Ｆ１，Ｆ２により形成されるＶ字状凸形状またはＶ字状凹形状である。この構造により、Ｖ字状凸形状の接触面５２，６２とＶ字状凹形状の接触面４２とが接触するので、主回転部品４１と各副回転部品５１，６１との軸線方向での相対的な位置ズレを、接触面４２，５２；４２，６２同士の接触のみで防止できる。この結果、前記位置ズレを防止するための専用の部材が不要になり、回転角度検出装置４の構造を簡単化することができ、また回転角度検出装置４を小型化できる。

回転角度検出装置４においては、出力軸２１および主回転部品４１に対する第１，第２副回転部品５１，６１の配置の自由度が大きく、また回転部品群Ｒの配置の自由度が大きいので、トルク検出装置５が収容されるハウジング１３を備えるステアリング装置１において、ハウジング１３を大型化することなく、該ハウジング１３内に回転角度検出装置４を収容させることができる。

以下、図５〜図７を参照して、前記実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。なお、前記実施形態の部材等と同一の部材等または対応する部材等については、必要に応じて同一の符号が使用されている。

図５，図６を参照すると、主回転部品４１および各副回転部品５１，６１は、単一のテーパ面Ｆ１またはテーパ面Ｆ２からなる接触面４２，５２；４２，６２同士で接触する。
より具体的には、図５を参照すると、各回転中心線Ｌ１，Ｌ２は、回転中心線Ｌに平行であり、主回転部品４１の接触面４２が、第１テーパ面Ｆ１および第２テーパ面Ｆ２のうちの一方のテーパ面であるとき、各副回転部品５１，６１の接触面５２，６２が、第１テーパ面Ｆ１および第２テーパ面Ｆ２のうちの他方のテーパ面で、互いに接触する。図５には、主回転部品４１の接触面４２が、第２テーパ面Ｆ２であり、各副回転部品５１，６１の接触面５２，６２が、第１テーパ面Ｆ１である例が示されている。

図６を参照すると、各回転中心線Ｌ１，Ｌ２は、回転中心線Ｌを含む平面であって異なる平面上、または同一の平面上で、回転中心線Ｌと交差する位置にある。そして、主回転部品４１の接触面４２は、主回転部品４１の外周面４８ｂであると共に、第１テーパ面Ｆ１または第２テーパ面Ｆ２であり、各副回転部品５１，６１の接触面５２，６２は、各回転中心線Ｌ１，Ｌ２を中心軸線とするテーパ面Ｆである。図６には、主回転部品４１の接触面４２が、第１テーパ面Ｆ１である例が示されている。
ここで、軸受９０を保持するホルダは、軸線方向で主回転部品４１および各副回転部品５１，６１を互いに押し付ける押圧力が作用するように、軸線方向に位置調整可能にハウジング１３（図１参照）に設けられる支持部（図示されず）に取り付けられて設けられる。
なお、図６に示される変形例において、接触面４２は、主回転部品４１の外周面４８ｂよりも径方向内方で、かつ軸線方向での端面（上端面４８ｂまたは下端面４８ｃ）に形成されてもよい。

図５，図６に関連する変形例によれば、前記実施形態において接触面４２，５２，６２がＶ字状形状を形成することに関する作用効果を除いて、前記実施形態と同様の作用および効果が奏される。
また、図６に関連する変形例によれば、主回転部品４１および第１，第２副回転部品５１，６１から構成される回転部品群Ｒを、前記実施形態に比べて、径方向で小型化できる。

また、図７を参照すると、図２に示される第１，第２副回転部品５１，６１の接触面５２，６２が主回転部品４１の接触面４２にそれぞれ接触するように、第１，第２副回転部品５１，６１が主回転部品４１に対して並列に配置される例とは異なり、第１，第２副回転部品５１，６１が主回転部品４１に対して直列に配置される。この場合、第１副回転部品５１の接触面５２が主回転部品４１の接触面４２に接触する一方、第２副回転部品６１の接触面６２は、接触面４２に接触することなく、第１副回転部品５１の接触面５２に接触する。
この変形例によれば、第１，第２副回転部品５１，６１を周方向でコンパクトに配置することができる。

図５，図６に示されるように、回転角度検出装置４は、接触面４２，５２；４２，６２同士の接触部Ｔ１，Ｔ２において、接触面４２，５２；４２，６２同士を互いに押圧させる押圧部材としての付勢部材である主弾発部材４５（例えば、バネ）および副弾発部材５５，６５（例えば、バネ）の少なくとも一方を備えていてもよい。なお、主弾発部材４５が設けられる場合、主回転部品４１は、例えばセレーション結合により、出力軸２１に対して、軸線方向に移動可能に、周方向には、出力軸２１と一体に回転するように移動不能またはほぼ移動不能に結合される。

この変形例によれば、回転角度検出装置４が、接触面４２，５２；４２，６２同士の接触部Ｔ１，Ｔ２において、接触面４２，５２；４２，６２同士を互いに押圧させる弾発部材４５，５５，６５を備えることから、該弾発部材４５，５５，６５により接触部Ｔ１，Ｔ２において接触面４２，５２；４２，６２同士が互いを押圧するので、その分、接触面４２，５２；４２，６２同士の間での摩擦力が大きくなる。この結果、接触面４２，５２；４２，６２同士の間での滑りの発生防止効果が向上して、各副回転部品５１，６１の回転角度θ１，θ２および操舵角θの検出精度が向上する。

主回転部品４１は、出力軸２１以外に、入力軸２０、ステアリング軸１１など、ステアリング装置１の構成部材であって、ステアリングホイール１０と１対１の対応関係で回転する回転部材に設けられてもよい。
磁気検出素子は、磁気抵抗素子７１，７２以外の素子、例えばホール素子またはコイルであってもよい。また、回転角度センサは、磁気検出素子以外のセンサ、例えば光の透過・遮断を検出する光検出センサであってもよい。
各副回転部品５１，６１の回転角度を検出する回転角度センサが、図４に示される二次検出信号Ｓ１２，Ｓ２２を検出信号として出力してもよい。
各接触面４２，５２，６２は、テーパ面Ｆでなく、円柱面であってもよい。
回転部品群Ｒにおいて、副回転部品は、主回転部品４１と連動して回転する１つの回転部品から構成されてもよい。
副回転部品の接触面の外径は、主回転部品の接触面の外径よりも大きくてもよい。
各接触面４２，５２，６２において、接触部Ｔ１，Ｔ２における径方向での力（以下、「径方向力」という。）を、各テーパ面Ｆ１，Ｆ２に垂直な分力に分解したとき、該分力が径方向力よりも大きくなる楔効果を発揮できるように、１対のテーパ面Ｆ１，Ｆ２により形成される角度を小さくすることにより、接触面４２，５２；４２，６２同士の間で作用する摩擦力が大きくなる。この結果、接触面４２，５２；４２，６２同士の間での滑りの発生防止効果が向上して、第１，第２回転角度θ１，θ２および操舵角θの検出精度が向上する。
補助力発生装置６は、電動式以外に、油圧式のものであってもよい。また、ステアリング装置１は、補助力発生装置６を備えていなくてもよい。
主回転部品は、駆動回転部品としての１つの副回転部品により回転駆動される被動回転部品であってもよい。この場合、主回転部品が設けられた回転部材が被動回転部材となる。
回転角度検出装置４を備える機械は、ステアリング装置１以外のものであってもよい。

１ ステアリング装置
４ 回転角度検出装置
５ トルク検出装置
１０ ステアリングホイール（ステアリング操作部材）
１３ ハウジング（センサハウジング）
２１ 出力軸
４１ 主回転部品
４２，５２，６２ 接触面
４９ 回転角度検出手段
５１，６１ 副回転部品
７１，７２ 磁気抵抗素子（回転角度センサ）
８１，８２ 磁石
４５，５５，６５ 弾発部材（押圧部材）
θ 操舵角（回転角度）
θ１，θ２ 回転角度
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２ テーパ面
Ｔ１，Ｔ２ 接触部

Claims (6)

1. 回転部材に設けられると共に回転中心線を中心に前記回転部材と一体に回転する主回転部品と、前記主回転部品に対して所定回転比で前記主回転部品と連動して回転する副回転部品と、前記副回転部品の回転角度に応じた検出信号を出力する回転角度センサと、前記検出信号に基づいて前記回転部材の回転角度を検出する回転角度検出手段とを備える回転角度検出装置において、
   前記主回転部品と前記副回転部品との間での回転の伝達は、前記主回転部品および前記副回転部品の接触面同士の摩擦により行われることを特徴とする回転角度検出装置。
2. 請求項１に記載の回転角度検出装置において、
   前記副回転部品は、第１副回転部品と、前記第１副回転部品の前記接触面の外径とは異なる外径の前記接触面を有する第２副回転部品とであり、
   前記副回転部品の前記回転角度は、前記第１副回転部品の第１回転角度と、前記第２副回転部品の第２回転角度とであり、
   前記回転角度センサは、前記第１回転角度に応じた前記検出信号である第１検出信号を出力する第１回転角度センサと、前記第２回転角度に応じた前記検出信号である第２検出信号を出力する第２回転角度センサとであることを特徴とする回転角度検出装置。
3. 請求項１または２に記載の回転角度検出装置において、
   前記接触面はテーパ面であることを特徴とする回転角度検出装置。
4. 請求項３に記載の回転角度検出装置において、
   前記各接触面の、前記回転中心線を含む平面での縦断面形状は、１対の前記テーパ面により形成されるＶ字状凸形状またはＶ字状凹形状であることを特徴とする回転角度検出装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、
   前記接触面同士の接触部において、前記接触面同士を互いに押圧させる押圧部材を備えることを特徴とする回転角度検出装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の回転角度検出装置と、ステアリング操作部材による操舵トルクを検出するトルク検出装置と、センサハウジングとを備えるステアリング装置において、
   前記回転部材の前記回転角度は、前記ステアリング操作部材の操作に基づく操舵角であり、
   前記回転角度検出装置は、前記トルク検出装置と共に前記センサハウジング内に収容されることを特徴とするステアリング装置。

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