JP2013167548A - 回転角度検出装置及びこれを用いた回転角度検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】主に自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムに関し、誤差がなく、確実な回転角度の検出が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】背面に係合突起１７Ａが形成されたホルダ１７を、ケース１５に所定距離だけ移動可能に装着すると共に、ホルダ１７の係合突起１７Ａが挿入されるブラケット２１の係合孔２１Ｂを、ホルダ１７の移動方向とは直交方向の長孔状に形成することで、ステアリング軸２２と係止孔１Ａに中心ずれが生じた場合でも、ケース１５に装着されたホルダ１７の移動と、この移動方向とは直交方向の長孔状の係合孔２１Ｂによって、回転等のない状態で係止孔１Ａを、ステアリング軸２２に中心ずれなく係止できるため、誤差がなく、確実な回転角度の検出が可能なものを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に自動車のステアリングの回転角度の検出等に用いられる回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムに関するものである。

近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転角度検出装置を用いてステアリングの回転角度を検出し、これを用いて車両の各種制御を行うものが増えている。

このような従来の回転角度検出装置について、図６〜図８を用いて説明する。

図６は従来の回転角度検出装置の分解斜視図であり、同図において、１は側面外周に平歯車が形成された回転体で、中央部には挿通するステアリング軸（図示せず）が係止される、略小判状の係止孔１Ａが設けられている。

また、２は側面外周に回転体１とは歯数の異なる平歯車が形成された第一の検出体、３は側面外周に回転体１や第一の検出体２とは歯数の異なる平歯車が形成された第二の検出体で、第一の検出体２の平歯車が回転体１の平歯車に、第二の検出体３の平歯車が第一の検出体２の平歯車に各々噛合している。

そして、４は第一及び第二の検出体２、３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面には複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体２の中央に装着された磁石５と、第二の検出体３の中央に装着された磁石６との対向面には、半田付け等によって配線パターンに固着接続された、磁気検出素子７と８が装着されている。

さらに、配線基板４にはマイコン等の電子部品が実装されて制御手段９が形成されると共に、この制御手段９が配線パターンを介して、磁気検出素子７や８に接続されている。

また、１０は略箱型で絶縁樹脂製のケース、１１は絶縁樹脂製のカバーで、両側面に一対の取付孔１０Ａが設けられたケース１０内に、回転体１や第一の検出体２、第二の検出体３が回転可能に収納保持されると共に、このケース１０前面の開口部をカバー１１が覆って、回転角度検出装置１２が構成されている。

そして、このように構成された回転角度検出装置１２が、図７の斜視図に示すように、ケース１０の取付孔１０Ａがねじ２０によって、金属板製のブラケット２１の保持孔２１Ａに取付けられ、回転体１の係止孔１Ａには、ブラケット２１から回転可能に突出したステアリング軸２２が係止されて、自動車に装着されると共に、制御手段９がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の電子回路（図示せず）に接続される。

以上の構成において、ステアリング軸２２が連結されたステアリングを回転すると、回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体２と第二の検出体３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石５と磁石６も回転して、この磁石５、６の変化する磁力を磁気検出素子７、８が検出し、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段９へ出力される。

なお、この時、第一の検出体２と第二の検出体３の平歯車は歯数が異なっているため、磁気検出素子７と８から出力されるデータ波形は、形状が異なり位相差のある検出信号となる。

そして、この第一の検出体２と第二の検出体３からの二つの異なる検出信号と、回転体１や第一及び第二の検出体２、３の平歯車の歯数から、制御手段９が所定の演算を行って回転体１、すなわちステアリングの回転角度を検出し、これが車両の電子回路へ出力されて、例えばパワーステアリング装置やブレーキ装置等の、車両の様々な制御が行われるように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００９−６３３９３号公報

しかしながら、上記従来の回転角度検出装置においては、回転角度検出装置１２をブラケット２１に取付ける際、複数の構成部品のばらつきによるステアリング軸２２と係止孔１Ａの中心ずれを防ぐために、図８（ａ）の平面図に示すように、保持孔２１Ａの内径はねじ２０の外径よりも大きく形成されて、間隙が設けられているため、図８（ｂ）に示すように、例えば右側のねじ２０を締付けた後、図８（ｃ）に示すように、次に左側のねじ２０を締付けると、この間隙の分だけ回転角度検出装置１２が回転した状態でブラケット２１に取付けられてしまい、これによって検出する回転角度に誤差が生じてしまう場合があるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、誤差がなく、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、背面に係合突起が形成されたホルダを、ケースに所定距離だけ移動可能に装着して回転角度検出装置を形成すると共に、ホルダの係合突起が挿入されるブラケットの係合孔を、ホルダの移動方向とは直交方向の長孔状に形成して回転角度検出システムを構成したものであり、ステアリング軸と回転角度検出装置の係止孔に中心ずれが生じていた場合でも、ケースに装着されたホルダの移動と、この移動方向とは直交方向の長孔状の係合孔によって、回転等のない状態で回転角度検出装置の係止孔を、ステアリング軸に中心ずれなく係止できるため、誤差がなく、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムを得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、誤差がなく、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置、及びこれを用いた回転角度検出システムを実現できるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の分解斜視図 同斜視図 同回転角度検出システムの斜視図 同断面図 同平面図 従来の回転角度検出装置の分解斜視図 同斜視図 同平面図

以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の分解斜視図であり、同図において、１は絶縁樹脂または金属製の回転体で、側面外周には平歯車が形成されると共に、中央部には挿通するステアリング軸（図示せず）が係止される、略小判状の係止孔１Ａが設けられている。

そして、２は絶縁樹脂または金属製の第一の検出体、３は同じく第二の検出体で、第一の検出体２側面外周の平歯車が、回転体１の平歯車に噛合すると共に、第二の検出体３側面外周の平歯車が、第一の検出体２の平歯車に噛合している。

なお、これらの直径寸法及び歯車の歯数は、回転体１が最も大きく、第一の検出体２、第二の検出体３の順に小さくなっており、例えば、回転体１の平歯車の歯数が４８、第一の検出体２の平歯車の歯数が３２、第二の検出体３の平歯車の歯数が２８となっている。

また、４は第一及び第二の検出体２、３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面には複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体２の中央に装着された磁石５と、第二の検出体３の中央に装着された磁石６との対向面には、半田付け等によって配線パターンに固着接続された、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子等の磁気検出素子７と８が装着されている。

さらに、配線基板４にはマイコン等の電子部品が実装されて制御手段９が形成されると共に、この制御手段９が配線パターンを介して、磁気検出素子７や８に接続されている。

そして、１５は略箱型で絶縁樹脂製のケース、１６は絶縁樹脂製のカバーで、両側面に略矩形状で複数の支持突起１５Ａが設けられたケース１５内に、回転体１や第一の検出体２、第二の検出体３が回転可能に収納保持されると共に、図２の斜視図に示すように、カバー１６がケース１５に圧入固着され、ケース１５前面の開口部をカバー１６が覆っている。

また、１７は絶縁樹脂製のホルダで、背面には複数の係合突起１７Ａと鉤状の取付爪１７Ｂが形成されると共に、両側面には支持突起１５Ａよりもやや大きな、略矩形状で複数の保持孔１７Ｃが設けられ、この保持孔１７Ｃに支持突起１５Ａが挿入されて、ホルダ１７がケース１５に対し、保持孔１７Ｃと支持突起１５Ａの間隙分だけ上下方向へ移動可能に装着されて、回転角度検出装置１８が構成されている。

そして、このように構成された回転角度検出装置１８が、図３の斜視図に示すように、ホルダ１７の係合突起１７Ａが金属板製のブラケット２１の長孔状の係合孔２１Ｂに挿入されると共に、取付爪１７Ｂが取付孔２１Ｃに圧入保持され、ブラケット２１に取付けられて自動車に装着される。

さらに、回転体１の係止孔１Ａには、ブラケット２１から回転可能に突出したステアリング軸２２が係止されて、回転角度検出システムが構成されると共に、制御手段９がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の電子回路（図示せず）に接続される。

また、この時、ケース１５にホルダ１７が上下方向へ移動可能に装着されると共に、ブラケット２１の係合孔２１Ｂが、ホルダ１７の移動方向とは直交方向の左右方向へ長孔状に形成されているため、複数の構成部品のばらつきによって、ステアリング軸２２と係止孔１Ａの間に中心ずれが生じた場合でも、回転角度検出装置１８をブラケット２１に、位置ずれのない状態で取付けることが可能なようになっている。

つまり、図４（ａ）の断面図に示すように、例えばステアリング軸２２の中心に対し係止孔１Ａの中心が下方向にずれていた場合、図４（ｂ）に示すように、係止孔１Ａにステアリング軸２２を挿入した状態では、ブラケット２１の係合孔２１Ｂに対し、ホルダ１７の係合突起１７Ａが上方向へずれた状態となる。

しかし、ケース１５にホルダ１７が、保持孔１７Ｃと支持突起１５Ａの間隙分だけ上下方向へ移動可能に装着されているため、図４（ｃ）に示すように、係合孔２１Ｂに係合突起１７Ａが挿入された状態では、ホルダ１７が保持孔１７Ｃと支持突起１５Ａの間隙分だけ、支持突起１５Ａ上端が保持孔１７Ｃ上端に当接するまで下方向へ移動して、上下方向の位置ずれのない状態でステアリング軸２２が係止孔１Ａに係止される。

また、左右方向については、図５（ａ）の平面図に示すように、ブラケット２１の長孔状の係合孔２１Ｂの中心と、ホルダ１７の係合突起１７Ａの中心が合っている場合に対し、図５（ｂ）に示すように、係合突起１７Ａが右方向にずれている場合には、係合突起１７Ａ右端が係合孔２１Ｂ右端に、図５（ｃ）に示すように、左方向にずれている場合には、係合突起１７Ａ左端が係合孔２１Ｂ左端に当接して、長孔状の係合孔２１Ｂ内に係合突起１７Ａが挿入される。

すなわち、ブラケット２１の係合孔２１Ｂを長孔状に形成することによって、ステアリング軸２２と係止孔１Ａの左右方向の中心ずれが、長孔状の係合孔２１Ｂと係合突起１７Ａの間隙分であれば、位置ずれのない状態でステアリング軸２２が係止孔１Ａに係止されるように構成されている。

以上の構成において、ステアリング軸２２が連結されたステアリングを回転すると、回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体２と第二の検出体３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石５と磁石６も回転して、この磁石５、６の変化する磁力を磁気検出素子７、８が検出し、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段９へ出力される。

なお、この時、第一の検出体２と第二の検出体３の平歯車は歯数が異なっているため、磁気検出素子７と８から出力されるデータ波形は、形状が異なり位相差のある検出信号となる。

そして、この第一の検出体２と第二の検出体３からの二つの異なる検出信号と、回転体１や第一及び第二の検出体２、３の平歯車の歯数から、制御手段９が所定の演算を行って回転体１、すなわちステアリングの回転角度を検出し、これが車両の電子回路へ出力されて、例えばパワーステアリング装置やブレーキ装置等の、車両の様々な制御が行われるように構成されている。

また、本発明においては、係合突起１７Ａが形成されたホルダ１７を、ケース１５に上下方向へ所定距離だけ移動可能に装着すると共に、ブラケット２１の係合孔２１Ｂを、ホルダ１７の移動方向とは直交方向の左右方向へ長孔状に形成することによって、上述したように、複数の構成部品のばらつきによって、ステアリング軸２２と係止孔１Ａの間に中心ずれが生じた場合でも、回転角度検出装置１８をブラケット２１に、位置ずれのない状態で装着できるようになっている。

つまり、ケース１５両側面に略矩形状で複数の支持突起１５Ａを設けると共に、背面に複数の係合突起１７Ａが形成されたホルダ１７両側面に、支持突起１５Ａよりもやや大きな略矩形状の複数の保持孔１７Ｃを設け、この保持孔１７Ｃに支持突起１５Ａを挿入して、この保持孔１７Ｃと支持突起１５Ａの間隙分だけ、ホルダ１７がケース１５に対して上下方向へ移動可能なようにして回転角度検出装置１８を形成することで、ステアリング軸２２と係止孔１Ａの間に上下方向の中心ずれが生じた場合でも、ホルダ１７が上下方向へ移動することによって、係止孔１Ａをステアリング軸２２に中心ずれなく係止できるように構成されている。

さらに、回転体１に係止されるステアリング軸２２が回転可能に突出したブラケット２１の、ホルダ１７の係合突起１７Ａが挿入される係合孔２１Ｂを、ホルダ１７の移動方向とは直交方向の左右方向へ長孔状に形成して回転角度検出システムを構成することで、ステアリング軸２２と係止孔１Ａの間に左右方向の中心ずれが生じた場合でも、長孔状の係合孔２１Ｂと係合突起１７Ａの間隙分であれば、位置ずれのない状態でステアリング軸２２を係止孔１Ａに係止できるようになっている。

すなわち、回転角度検出装置１８をブラケット２１に取付ける際、複数の構成部品のばらつきによってステアリング軸２２と係止孔１Ａの間に、上下及び左右方向の中心ずれが生じた場合でも、ケース１５に装着されたホルダ１７の移動と、この移動方向とは直交方向の長孔状の係合孔２１Ｂによって、回転等のない状態で係止孔１Ａをステアリング軸２２に中心ずれなく係止できるため、位置ずれによる検出誤差がなく、精度よく確実な回転角度の検出を行えるように構成されている。

なお、以上の説明では、回転体１の平歯車に第一の検出体２の平歯車が噛合し、この第一の検出体２の平歯車に第二の検出体３の平歯車が噛合した構成の回転角度検出装置について説明したが、回転体１の平歯車に第一の検出体２と第二の検出体３の両方の平歯車を噛合させた構成のものや、あるいは、一つだけの検出体の平歯車を回転体１の平歯車に噛合させた構成のものとしても、本発明の実施は可能である。

このように本実施の形態によれば、背面に係合突起１７Ａが形成されたホルダ１７を、ケース１５に所定距離だけ移動可能に装着すると共に、ホルダ１７の係合突起１７Ａが挿入されるブラケット２１の係合孔２１Ｂを、ホルダ１７の移動方向とは直交方向の長孔状に形成することで、ステアリング軸２２と係止孔１Ａに中心ずれが生じた場合でも、ケース１５に装着されたホルダ１７の移動と、この移動方向とは直交方向の長孔状の係合孔２１Ｂによって、回転等のない状態で係止孔１Ａを、ステアリング軸２２に中心ずれなく係止できるため、誤差がなく、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置１８、及びこれを用いた回転角度検出システムを得ることができるものである。

本発明による回転角度検出装置及びこれを用いた回転角度検出システムは、誤差がなく、確実な回転角度の検出が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に有用である。

１ 回転体
１Ａ 係止孔
２ 第一の検出体
３ 第二の検出体
４ 配線基板
５、６ 磁石
７、８ 磁気検出素子
９ 制御手段
１５ ケース
１５Ａ 支持突起
１６ カバー
１７ ホルダ
１７Ａ 係合突起
１７Ｂ 取付爪
１７Ｃ 保持孔
１８ 回転角度検出装置
２１ ブラケット
２１Ｂ 係合孔
２１Ｃ 取付孔
２２ ステアリング軸

Claims (2)

1. ステアリングに連動して回転する回転体と、この回転体に連動して回転する検出体と、この検出体の中央に装着された磁石と、この磁石に対向配置された磁気検出素子と、この磁気検出素子からの検出信号により上記回転体の回転角度を検出する制御手段と、上記回転体と検出体が回転可能に収納されたケースからなり、背面に係合突起が形成されたホルダを設けると共に、このホルダを上記ケースに所定距離だけ移動可能に装着した回転角度検出装置。
2. 請求項１記載の回転角度検出装置と、この回転角度検出装置の回転体に係止されるステアリング軸が回転可能に突出すると共に、ホルダの係合突起が挿入される係合孔が形成されたブラケットからなり、上記係合孔を上記ホルダの移動方向とは直交方向の長孔状に形成した回転角度検出システム。

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