JP2019184491A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】継手部の誤組付け発生を抑制可能にした回転検出装置を提供する。【解決手段】回転検出装置は、回転軸と一体に回転するフレーム体２５とフレーム体２５の外周に取り付けられたギヤ部４０とを備える。フレーム体２５とギヤ部４０との間には、両者の偏心を吸収する継手部５１を備える。環状に形成された継手部５１は、半径方向に突出した突部６１が形成される。フレーム体２５は、継手部５１に沿うようにリブ６２を形成する。リブ６２の突部６１に対向する部分には、リブ６２が切り欠かれた凹部６３を備える。突部６１及び凹部６３が係合することで、フレーム体２５と継手部５１とを位置決めする位置決め機構６０が構成される。【選択図】図４

Description

本発明は、回転体の回転を検出する回転検出装置に関するものである。

従来、車両のステアリングホイール等の回転体の回転有無や、回転角度情報を生成する回転検出装置が知られている。
特許文献１に記載の回転検出装置は、回転体と連動して回転するフレーム体と、フレーム体の外周に取り付けられた環状のギヤ部と、ギヤ部の回動に従って回動する従動ギヤとを備える。フレーム体及びギヤ部の間には、フレーム体に対するギヤ部の偏心を抑制する継手部が設けられている。回転検出装置は、従動ギヤの回転を検知することで回転体の回転角度を検出する。

米国特許第８９６３５４３号明細書

ところで、従来技術の回転検出装置は、フレーム体及びギヤ部の位置と継手部の位置とが誤っているにも拘わらず組み付けられる誤組付けが発生してしまう可能性があった。
本発明は上記課題を解決するためのものであって、その目的は、継手部の誤組付け発生を抑制可能にした回転検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するための回転検出装置は、回転軸と一体に回転するフレーム体と、前記フレーム体と一体に回転するように当該フレーム体に接続されるギヤ部と、前記フレーム体から前記ギヤ部へと動力を伝達するように、前記フレーム体と前記ギヤ部とを接続する継手部と、前記継手部の組み付け位置を規定する位置決め機構とを備え、前記位置決め機構は、前記継手部に形成された突部と、前記フレーム体及び前記ギヤ部のうち少なくとも一方に形成され、前記突部が係合する凹部とを備える。

この構成によれば、継手部をフレーム体又はギヤ部に組み付けるにあたり、これらの位置が合っていない状態で組み付けられた場合には、位置決め機構の突部と凹部が合わず、これらを組み付けることができない。このように、継手部の誤組付けが直ぐに分かる。よって、継手部の誤組付け発生を抑制することが可能となる。

前記回転検出装置において、前記継手部は、環状に形成され、前記突部は、径方向に沿って突出するように前記継手部に形成され、前記凹部は、前記フレーム体及び前記ギヤ部の少なくとも一方に形成され前記回転軸の軸方向に突出したリブに形成されていることが好ましい。

この構成によれば、継手部をフレーム体又はギヤ部に組み付けるにあたり、これらの位置が合っていない状態で組み付けられた場合には、フレーム体又はギヤ部のリブが継手部の突部と接触する。これにより、フレーム体又はギヤ部と継手部とを誤った位置で組み付けることが難しくなる。よって、継手部の誤組付けの抑制に一層有利となる。

前記回転検出装置において、前記継手部は、前記回転軸の軸方向に沿って突出し、前記フレーム体と前記ギヤ部との間の偏心を吸収するように、前記フレーム体及び前記ギヤ部のいずれかと係合する複数の伸縮部を有し、前記突部は、前記複数の伸縮部の少なくとも１つに形成されていることが好ましい。

この構成によれば、伸縮部と突部との位置を揃えることができる。
前記伸縮部は、前記複数の伸縮部は、前記フレーム体に係合される一対の伸縮部と、前記ギヤ部に係合される一対の伸縮部とを有し、前記伸縮部のそれぞれの対は、１組ずつ形成され、これら前記伸縮部は、前記継手部の周方向において交互に、かつ隣同士と等間隔となるように配置されていることが好ましい。

この構成によれば、継手部の伸縮により、フレーム体及びギヤ部の回転軸の偏差を許容することができる。伸縮部の対が、継手部の周方向において交互に、かつ隣同士と等間隔となるように配置されているため、位置決めを容易なものとすることができる。

前記回転検出装置において、前記凹部は、前記フレーム体に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、フレーム体と継手部とを位置決めし易くなる。そのため、フレーム体と継手部とを誤った位置に組み付けることを抑制できる。

本発明の回転検出装置は、継手部の誤組付け発生を抑制可能にする。

一実施形態の回転検出装置の斜視図。 回転検出装置を裏面側から見た斜視図。 回転検出装置の分解斜視図。 フレーム体を裏面側から見た分解斜視図。 フレーム体に継手部を組み付けた状態を裏面側から見た斜視図。 回転検出装置の断面図。 フレーム体に継手部を組み付けた状態を裏面側から見た図。 フレーム体と継手部との位置が誤っている状態を示す斜視図。

以下、回転検出装置の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
＜全体構成＞
図１及び図２に示すように、回転検出装置２０は、回転コネクタ１の裏面に配置されている。回転コネクタ１は、回転コネクタ１において固定側となるステータ２と、ステータ２に回動可能に組み付けられたロテータ３とを備える。ステータ２は、ステータ２の底部を形成するメインステータ４と、ステータ２の壁部を形成する環状のサブステータ５とを組み付けて形成されている。ステータ２及びロテータ３は、環状をなすロテータ３がステータ２に対して軸心Ｌ１回りに回動するように同一軸心上に配置されている。

回転コネクタ１の内部には、ロテータ３に組み付けられる車両のステアリングホイール（図示略）側と車体側とを電気接続するスパイラルケーブル（図示略）が巻き締め及び巻き緩め可能に収納されている。回転コネクタ１のスパイラルケーブルは、一端がステータ２のコネクタ部６に繋がり、他端がロテータ３のコネクタ７に繋がっている。ロテータ３の上面には、回転コネクタ１内のスパイラルケーブルの状態を目視可能な確認窓１４が設けられている。

ステータ２及びロテータ３の各々には、同軸上に貫通孔１０，１１が形成され、この貫通孔１０，１１にステアリングシャフト１２が挿通されている。ロテータ３には、貫通孔１１の周囲に沿うように略筒状の内筒部１５が形成されている。ロテータ３の内筒部１５の内側には、ステアリングホイール（図示略）が係止される位置決め突１３が複数（図１は１つのみ図示）設けられている。ステアリングホイールが回動操作された場合、その操作力がロテータ３に伝達され、ロテータ３及びステアリングホイールが軸心Ｌ１回りに同期回動する。ロテータ３は、ステアリングホイールの操作に応じて中立位置を起点に左右に複数周回転する。

図２及び図３に示すように、回転コネクタ１は、ロテータ３をステータ２に相対回動可能に組み付けるフレーム体２５を備える。フレーム体２５は、軸受けの一種であるスリーブである。フレーム体２５は、フレーム体本体３３の中央の孔部３４にステアリングシャフト１２が挿通され、フレーム体本体３３の周縁に、例えばスナップフィット構造によってロテータ３に組み付く複数（本例は４つ）の組付片３５が立設されている。フレーム体２５は、フレーム体本体３３及びロテータ３の内筒部１５がメインステータ４を挟み込むようにロテータ３に組み付けられる。また、フレーム体本体３３は、外径がステータ２の貫通孔１０の径に合うように形成され、ロテータ３と組み付いた状態のとき、ステータ２とロテータ３との半径方向の移動を制限する。このように、ステータ２は、フレーム体２５によってステータ２に対する回転軸方向及び回転半径方向への相対移動が制限されている。

回転コネクタ１は、ステータ２及びロテータ３に囲まれた環状の領域により、収容室４６が形成されている。収容室４６の内部には、ロテータ３に組み付けられるステアリングホイール側と車体側とを電気接続するフレキシブルフラットケーブル（図示略）が巻き締め及び巻き緩み可能に収納されている。

＜インターロック機構＞
回転コネクタ１は、ロテータ３をステータ２に対して中立位置で固定するインターロック機構１７を備える。インターロック機構１７は、フレーム体２５に組み付けられたばね（図示略）によって付勢されたインターロックプレート１８を備える。インターロックプレート１８は、フレーム体２５に支持されている。インターロックプレート１８は、例えば、共にフレーム体２５に組みつけられたばね（図示略）による付勢力によってロック方向に移動した際に、インターロックプレート１８に設けられた突起３０がステータ２に形成された規制溝３８に係止する。本例の規制溝３８は、貫通孔１０の周縁の一部分を切り欠くことによって形成されている。

インターロック機構１７は、インターロックプレート１８がロック方向（図４の矢印Ｒ１方向）に移動して突起３０が規制溝３８に係止すれば、ロテータ３がステータ２に対して中立位置でロックされた状態となる。このように、インターロック機構１７は、ロテータ３が左右回転の中立位置に位置したとき、インターロックプレート１８によってステータ２及びロテータ３を固定することにより、ロテータ３をステータ２に対して中立位置で保持する。

＜回転検出装置＞
図３に示すように、回転コネクタ１には、ステアリングシャフト１２（ステアリングホイール）の回転角を検出する回転検出装置２０が一体に組み付けられている。回転検出装置２０は、フレーム体２５の外周面に一帯に形成されたギヤ部４０と、ギヤ部４０に噛み合う一対の第１従動ギヤ４１及び第２従動ギヤ４２とを備える。

回転検出装置２０は、フレーム体２５からギヤ部４０へと動力を伝達するように両者を接続する継手部５１を備える。本例の継手部５１は、環状の板バネであり、ステータ２、ロテータ３及びフレーム体２５と同一軸心上に配置されている。

図３及び図４に示すように、継手部５１は、フレーム体２５及びギヤ部４０の間の偏心を吸収する部材として機能する伸縮部５２を備える。伸縮部５２は、板バネを部分的に略コの字状に折り曲げた部位からなり、フレーム体２５に係合されるものとギヤ部４０に係合されるものとが、板バネの周方向に沿って交互に形成されている。本例の複数の伸縮部５２は、フレーム体２５に係合されるものが対向するように一対形成され、ギヤ部４０に係合されるものも対向するように一対形成されている。本例の場合、フレーム体２５に係合される一対の伸縮部５２を第１の対５２ａとし、ギヤ部４０に係合されるものを第２の対５２ｂとする。伸縮部５２は、継手部５１の周方向に沿って交互に配置され、隣同士が９０°間隔で配置されている。なお、第１の対５２ａと第２の対５２ｂは、板バネの表と裏とで位置が違うのみで同形状であり、継手部５１の表裏のない組み付けを実現する。

伸縮部５２の第１の対５２ａ及び第２の対５２ｂは、継手部５１の周方向において直交する位置関係にあり、それぞれ図中のＸ軸及びＹ軸に沿うように配置されている。よって、継手部５１は、フレーム体２５及びギヤ部４０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能になっている。これにより、フレーム体２５及びギヤ部４０の回転軸のＸ軸方向及びＹ軸方向の偏差を許容する。

図３及び図４に示すように、ギヤ部４０は、周縁一帯に鍔部５８が立設された本体部５９と、本体部の裏面に形成された歯部５３とを備える。本体部５９の内面には、継手部５１の伸縮部５２（第２の対５２ｂ）と係合する凹状の座部５４が形成されている。また、フレーム体２５には、ギヤ部４０と同様に継手部５１の伸縮部５２（第１の対５２ａ）と係合する凹状の座部５５が形成されている。継手部５１は、ギヤ部４０及びフレーム体２５に挟み込まれた状態で組み付けられ、これらに軸方向に反力を付与する。フレーム体２５の回転時、継手部５１を介してギヤ部４０もフレーム体２５と一体回転する。

ギヤ部４０は、半径方向内側に突出したガイド突起５６を備えている。フレーム体２５は、ガイド突起５６に組み付くガイド溝５７を備える。フレーム体２５及びギヤ部４０は、ガイド突起５６及びガイド溝５７を組み付けることにより、組み付け位置が位置決めされている。

図４〜図６に示すように、回転検出装置２０は、フレーム体２５及び継手部５１の組み付けを位置決めする位置決め機構６０を備える。位置決め機構６０は、継手部５１の伸縮部５２において径方向に突出する突部６１と、フレーム体２５の継手部５１に対向する面において継手部５１の環状に沿うように継手部５１の軸方向に突出するリブ６２と、リブ６２に切り欠かれることにより形成された凹部６３とを備える。凹部６３は、フレーム体２５の座部５５において半径方向外側のリブ６２を省略することによって形成されている。フレーム体２５及び継手部５１の組み付け時、継手部５１の突部６１とフレーム体２５の凹部６３との位置が正しければ、これらを組み付けることができる。継手部５１がフレーム体２５に正しく組み付けられた場合、継手部５１は、フレーム体２５のリブ６２の径方向内側に収容される。

第１従動ギヤ４１は、メインステータ４の裏面に形成された軸部（図示略）に軸支されている。ギヤ部４０の回転時、第１従動ギヤ４１及び第２従動ギヤ４２は、ギヤ部４０と連動して回転する。第２従動ギヤ４２も同様に、図示しない軸部に軸支されギヤ部４０の回動に従って回動する。なお、ギヤ部４０、第１従動ギヤ４１及び第２従動ギヤ４２は、それぞれ異なる歯数に形成されている。

回転検出装置２０のケース４３は、片側開口形状をなし、ステータ２（メインステータ４）の裏面に取り付け固定されている（図２参照）。ケース４３には、フレーム体２５を遊嵌する孔部４４が形成されている。回転検出装置２０は、第１従動ギヤ４１の回転を検出する第１センサ４７と、第２従動ギヤ４２の回転を検出する第２センサ４８と、第１センサ４７及び第２センサ４８の出力からステアリングシャフト１２の回転角を求める回転角演算部４９とを備える。これらは、例えば回転検出装置２０のケース４３の内部に収納された基板５０に実装されている。第１センサ４７及び第２センサ４８は、例えば光学センサや磁気センサなど、どのようなセンサを使用してもよい。回転角演算部４９は、第１センサ４７の出力と第２センサ４８の出力との値の組み合わせから、ステアリングシャフト１２（ステアリングホイール）の左右複数周回転の中立位置を起点にして、左右それぞれの操舵角（絶対角）を求める。

次に、本実施形態の回転検出装置２０の作用について図７及び図８を用いて説明する。
図７に示すように、フレーム体２５には、位置決め機構６０の要素としてリブ６２及び凹部６３が形成されている。フレーム体２５及び継手部５１が正しく組み付けられた状態では、継手部５１の突部６１は、フレーム体２５のリブ６２の切り欠かれた部位である凹部６３と位置が合っている。よって、フレーム体２５の座部５５と継手部５１の伸縮部５２とが係合する。

図８に示すように、仮にフレーム体２５（凹部６３）の位置と継手部５１（突部６１）の位置とが誤っている場合、継手部５１の突部６１がフレーム体２５のリブ６２に乗り上げる。このように、フレーム体２５と継手部５１とが継手部５１の周方向において位置が合っていない場合、継手部５１がフレーム体２５に正しく組み付かず、これらの組み付け位置が合っていないことが容易に分かる。

このように、本例の場合、フレーム体２５に形成されたリブ６２及び凹部６３により継手部５１を位置決めすることが可能となる。また、フレーム体２５と継手部５１との位置が誤った状態では、リブ６２によって継手部５１が正しく組み付かないため、誤った位置で組み付けたことが容易に分かる。

さて、本例では、継手部５１の突部６１と、フレーム体２５の凹部６３とを係合して継手部５１及びフレーム体２５の位置決めをする位置決め機構６０を備えた。この構成によれば、継手部５１をフレーム体２５又はギヤ部４０に組み付けるにあたり、これらの位置が合っていない状態で組み付けられた場合には、位置決め機構６０の突部６１と凹部６３が合わず、これらを組み付けることができない。このように、継手部５１の誤組付けが直ぐに分かる。よって、継手部５１の誤組付け発生を抑制することが可能となる。

また、本例において、フレーム体２５にリブ６２を形成し、リブ６２の切り欠かれた部位に凹部６３を形成した。この構成によれば、継手部５１をフレーム体２５に組み付けるにあたり、これらの位置が合っていない状態で組み付けられた場合には、フレーム体２５のリブ６２が継手部５１の突部６１と接触する。これにより、フレーム体２５と継手部５１とを誤った位置で組み付けることが難しくなる。よって、継手部５１の誤組付けの抑制に一層有利となる。

また、本例において、突部６１は、継手部５１の伸縮部５２に形成される。伸縮部５２と突部６１との位置が同じとなるので、例えば伸縮部５２の一部を延出するなどして、最適な形状の突部６１を形成することが可能となる。これは、誤組付けの抑制に寄与する。

また、本例において、継手部５１は、伸縮部５２のフレーム体２５に係合される第１の対５２ａ及びギヤ部４０に係合される第２の対５２ｂを１組ずつ備え、これら伸縮部５２は、継手部５１の周方向において交互に、かつ、等間隔となるように配置された。この構成によれば、フレーム体２５及びギヤ部４０のＸ軸方向及びＹ軸方向への回転軸の偏差を許容することができる。また、継手部５１の伸縮部５２とフレーム体２５及びギヤ部４０の座部とを係合させるのに継手部５１の表裏を区別することなく組み付けることができる。これは、誤組付けを抑制するのに寄与する。

また、本例において、フレーム体２５に凹部６３を設けた。この構成によれば、フレーム体２５と継手部５１とを位置決めし易くなる。そのため、フレーム体２５と継手部５１とを誤った位置に組み付けることを抑制できる。これは、回転検出装置２０の誤組付けの抑制に寄与する。

また、本例において、ギヤ部４０は、ガイド突起５６を備え、フレーム体２５は、ガイド突起５６に沿ってガイド溝５７を備えた。この構成によれば、ギヤ部４０とフレーム体２５との組付位置を合わせることができるため、組み付けが容易になる。これは、誤組付けの抑制に寄与する。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は技術的に矛盾しない範囲で組み合わせて実施することができる。
・本実施形態において、回転検出装置２０は、回転コネクタ１との一体型に限定されず、回転コネクタ１とは別部材であってもよい。

・本実施形態において、ギヤ部４０及びフレーム体２５に形成されたガイド突起５６及びガイド溝５７は、構成要件から省略できる。ただし、ガイド突起５６及びガイド溝５７を備えることで、誤組付けの抑制に寄与する。また、ガイド突起５６がフレーム体２５に形成され、ガイド溝５７がギヤ部４０に形成されてもよい。

・本実施形態において、凹部６３及びリブ６２が形成される位置は、フレーム体２５に限定されない。例えば、ギヤ部４０に形成されてもよいし、フレーム体２５及びギヤ部４０の両方に形成されてもよい。これは、回転検出装置２０の仕様や、組み付け方法に応じて組み付けしやすい位置に適宜変更可能である。

・本実施形態において、フレーム体２５は、回転コネクタ１のスリーブ（ギヤ部４０の軸受け）に限定されない。
・本実施形態において、継手部５１の突部６１の個数は、特に限定されず、少なくとも一つ形成されればよい。例えば、継手部５１の伸縮部５２のうち、いずれか一つに形成されてもよい。ただし、全ての伸縮部５２に突部６１を形成することで、継手部５１の表裏がなくなるため、誤組付け抑制に効果がある。

・本実施形態において、継手部５１の突部６１の形成される位置は、伸縮部５２に限定されない。例えば、伸縮部５２同士の中間に設けられ、それに対向する位置に凹部６３が設けられてもよい。このように、突部６１の形成位置は、他の位置に適宜変更可能である。

・本実施形態において、突部６１及び凹部６３の形状及び個数は、実施例に限定されない。例えば、突部６１が、継手部５１において伸縮部５２同士の間に複数設けられ、フレーム体２５のそれに対向する位置に凹部が複数設けられるのでもよい。

・本実施形態において、継手部５１の形状は、実施例の形状に限定されない。ギヤ部４０及びフレーム体２５間で回動を伝達可能であれば、例えば、板バネ、コイルバネ、オルダム継手（二重スライダ）等、種々の継手構造が適用可能である。

・本実施形態において、突部６１は、環状の板バネの半径方向外側に突出するものに限定されない。例えば半径方向内側に突出する形状としてもよいし、フレーム体２５の軸方向に突出する形状としてもよい。

・本実施形態において、突部６１の形状は、実施例に限定されない。
・本実施形態において、突部６１の個数は、実施例に限定されない。例えば、伸縮部５２のうちいずれか一つに設けられればよい。ただし、全ての伸縮部５２に設けることで、継手部５１は、裏表の区別なく組み付けることができる。

・本実施形態において、位置決め機構６０は、実施例に限定されない。例えば、継手部５１側に凹部を形成し、フレーム体２５側（又はギヤ部４０側）に突部を設けてもよい。フレーム体２５及びギヤ部４０と継手部５１とを誤って組み付け難くする構造であればよい。

・本実施形態において、インターロック機構１７は、構成要件から省略できる。
・本実施形態において、回転検出装置２０は、従動ギヤを２つ有する構造に限定されず、例えば１つや３つ以上備える構造としてもよい。

・本実施形態において、第１従動ギヤ４１及び第２従動ギヤ４２は、ギヤ部４０に噛み合う構成としたが、これに限定されない。例えば、第１従動ギヤ４１はギヤ部４０に噛み合い、第２従動ギヤ４２は第１従動ギヤ４１に噛み合うように形成されていてもよい。

・本実施形態において、回転検出装置２０は、車両に適用されることに限らず、他の装置や機器に使用してもよい。
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、それらの効果とともに以下に追記する。

（イ）前記回転軸と一体回転するロテータと、前記回転軸に対して相対回転するステータとを備えた回転コネクタであって、前記ステータは、前記回転検出装置を組み付けられることにより、前記回転検出装置とユニット化され、前記ロテータは、前記フレーム体と係合することにより前記ステータに対して相対回転するように組み付けられた回転コネクタ。この構成によれば、回転コネクタと回転検出装置を一つの部品として取り扱うことができる。また、ケースの一部を共有できるなど、部品点数の削減に寄与する。

１…回転コネクタ、２…ステータ、３…ロテータ、４…メインステータ、５…サブステータ、２０…回転検出装置、２５…フレーム体、４０…ギヤ部、５１…継手部、５２…伸縮部、５４…座部、５５…座部、５６…ガイド突起、５７…ガイド溝、６０…位置決め機構、６１…突部、６２…リブ、６３…凹部。

Claims (5)

1. 回転軸と一体に回転するフレーム体と、
   前記フレーム体と一体に回転するように当該フレーム体に接続されるギヤ部と、
   前記フレーム体から前記ギヤ部へと動力を伝達するように、前記フレーム体と前記ギヤ部とを接続する継手部と、
   前記継手部の組み付け位置を規定する位置決め機構とを備え、
   前記位置決め機構は、
   前記継手部に形成された突部と、
   前記フレーム体及び前記ギヤ部のうち少なくとも一方に形成され、前記突部が係合する凹部とを備える回転検出装置。
2. 前記継手部は、環状に形成され、
   前記突部は、径方向に沿って突出するように前記継手部に形成され、
   前記凹部は、前記フレーム体及び前記ギヤ部の少なくとも一方に形成され前記回転軸の軸方向に突出したリブに形成されている
   請求項１に記載の回転検出装置。
3. 前記継手部は、前記回転軸の軸方向に沿って突出し、前記フレーム体と前記ギヤ部との間の偏心を吸収するように、前記フレーム体及び前記ギヤ部のいずれかと係合する複数の伸縮部を有し、
   前記突部は、前記複数の伸縮部の少なくとも１つに形成されている
   請求項１又は２に記載の回転検出装置。
4. 前記複数の伸縮部は、
   前記フレーム体に係合される一対の伸縮部と、
   前記ギヤ部に係合される一対の伸縮部とを有し、
   前記伸縮部のそれぞれの対は、１組ずつ形成され、
   これら前記伸縮部は、前記継手部の周方向において交互に、かつ隣同士と等間隔となるように配置されている
   請求項３に記載の回転検出装置。
5. 前記凹部は、前記フレーム体に設けられている
   請求項１から４のうちいずれか一項に記載の回転検出装置。