JP2019207141A

JP2019207141A - 回転構造体

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Publication number: JP2019207141A
Application number: JP2018102284A
Authority: JP
Inventors: 雄太山西; Yuta Yamanishi; 福田　憲二; Kenji Fukuda; 憲二福田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2038-05-29
Also published as: US10693267B2; US20190372287A1; EP3575751A1; CN110541911A; CN110541911B; JP7054646B2; EP3575751B1

Abstract

【課題】回転角の検出精度の向上を可能にした回転構造体を提供すること。【解決手段】回転コネクタは、ステアリングシャフトと連動して回転する駆動ギヤ３２を備える。ステアリングシャフトの回転が、ステアリングロールコネクタ（ＳＲＣ）のスリーブ２１によって、ステアリングアングルセンサ（ＳＡＳ）の駆動ギヤ３２に伝達される。スリーブ２１のガイド溝３７には、駆動ギヤ３２のガイド突起３５との周方向に沿った隙間を埋める一対のバネ片４０ａ，４０ｂが形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、回転軸と一体に回転する回転機構部と、回転軸の回転を検出する検出機構部とを備える回転構造体に関する。

この種の回転構造体として、特許文献１には、車両のステアリングホイール等の回転体に対して設けられ、回転機構部であるステアリングロールコネクタ（ＳＲＣ）と、検出機構部であるステアリングアングルセンサ（ＳＡＳ）とが一体の回転コネクタが開示されている。

ＳＲＣは、固定側のステータと、そのステータに回動可能に組み付けられたロテータとを備え、ステータのコネクタとロテータのコネクタとの間には、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が巻き締め及び巻き緩め可能に設けられている。

そして、ロテータをステータに相対回動可能に組み付けるジョイント部材には、ガイド溝が形成され、このガイド溝には、ＳＡＳの駆動ギヤに形成されたガイド突起が嵌合されている。これにより、ステアリングホイールの回転に連動して、ＳＡＳの駆動ギヤが回転する。そして、駆動ギヤには従動ギヤが噛合され、この従動ギヤの回転がＳＡＳの検出部によって検出されることにより、ステアリングホイールの回転が検出される。

特開２００３−２１２１２９号公報

ガイド溝とガイド突起との間に嵌合の隙間が存在する場合がある。このような場合、回転体の回転に対してＳＡＳの駆動ギヤが直ちに追従して回転できず、空走が発生し、舵角の検出精度が低下する。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、回転角の検出精度の向上を可能にした回転構造体を提供することにある。

上記課題を解決する回転構造体は、回転軸又は当該回転軸の回転を伝達する伝達部材に設けられた被係合部と係合する係合部を有し、前記回転軸と連動して回転する回転体と、前記回転体の回転に従って、前記回転軸の回転角を検出する検出部と、前記回転軸又は前記伝達部材に設けられた被係合部に配置され、前記被係合部と前記回転体の係合部との周方向に沿った隙間を埋める補填部とを備える。

この構成によれば、回転軸の回転に回転体が追従するため、回転角の検出精度を向上できる。
上記回転構造体について、前記補填部は、前記回転軸又は前記伝達部材から前記回転体へ加わる力よりも大きな弾性力を有することとしてもよい。

この構成によれば、回転軸の回転時に補填部の撓みが生じないので、回転軸の回転に回転体を確実に追従させることができる。
上記回転構造体について、前記補填部は、前記回転軸又は前記伝達部材に対する前記回転体の組み付け方向の上流側に固定端を有し、その固定端から下流側の当接部までの間には、当該当接部に向かう程、前記回転体との間隔が狭くなるガイド部が形成されていることとしてもよい。

この構成によれば、組み付け時に回転体がガイドされるので組み付けを簡単に行うことができる。

本発明によれば、回転角の検出精度を向上できる。

一実施の形態の回転コネクタの斜視図。回転コネクタを裏面側から見た斜視図。回転コネクタの分解斜視図。駆動ギヤ及びスリーブの斜視図。組み付け状態の駆動ギヤ及びスリーブを裏面側から見た図。図５のＡ−Ａ断面図。ステアリングアングルセンサ（ＳＡＳ）のブロック図。変更例の回転コネクタの要部断面図。

以下、回転構造体の一実施の形態について説明する。
図１〜図３に示すように、回転構造体の一例である回転コネクタ１は、ステアリングロールコネクタ（ＳＲＣ）２とステアリングアングルセンサ（ＳＡＳ）３とを備え、ＳＡＳ３がＳＲＣ２の裏面に配置されている。ＳＲＣ２は、ＳＲＣ２において固定側となるステータ４と、ステータ４に回動可能に組み付けられたロテータ５とを備える。ステータ４は、ステータ４の底部を形成するメインステータ６と、ステータ４の壁部を形成する環状のサブステータ７とを組み付けて形成されている。ステータ４及びロテータ５は、環状をなすロテータ５がステータ４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。

ＳＲＣ２の内部には、ロテータ５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め可能に収納されている。ＳＲＣ２のフレキシブルフラットケーブルは、一端がステータ４のコネクタ部８に繋がり、他端がロテータ５のコネクタ９に繋がっている。ロテータ５の上面には、ＳＲＣ２内のフレキシブルフラットケーブルの状態を目視可能な確認窓１０が設けられている。

ステータ４及びロテータ５の各々には、同軸上に貫通孔１１，１２が形成され、この貫通孔１１，１２にステアリングシャフト１３が挿通されている。ロテータ５には、貫通孔１２の周囲に沿うように略筒状の内筒部１４が形成されている。ロテータ５の内筒部１４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１５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５に伝達され、ロテータ５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５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。

ＳＲＣ２は、ロテータ５をステータ４に相対回動可能に組み付けるスリーブ２１を備える。スリーブ２１は、中央の孔部２２にステアリングシャフト１３が挿通され、周縁に、例えばスナップフィット構造によってロテータ５に組み付く複数（本例は４つ）の組付片２３が立設されている。スリーブ２１は、スリーブ２１及びロテータ５の内筒部１４がメインステータ６を挟み込むようにロテータ５に組み付けられる。また、スリーブ２１は、外径がステータ４の貫通孔１１の径に合うように形成され、ロテータ５と組み付いた状態のとき、ステータ４とロテータ５との半径方向の移動を制限する。このように、ロテータ５は、スリーブ２１によってステータ４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。

ＳＲＣ２は、ステータ４及びロテータ５に囲まれた環状の領域により、収容室２４が形成されている。収容室２４の内部には、ロテータ５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め可能に収納されている。

ＳＲＣ２には、ステアリングシャフト１３（ステアリングホイール）の回転角を検出するＳＡＳ３が一体に組み付けられている。ＳＡＳ３は、ギヤケース３１に収容された環状の駆動ギヤ３２を備える。

図４に示すように、駆動ギヤ３２は、外周面一帯に形成された歯部３３と、内周面から半径方向内側に突出した嵌合突起３４と、内周面において嵌合突起３４と向かい合う位置から半径方向内側に突出したガイド突起３５とを備える。一方、スリーブ２１は、嵌合突起３４が嵌合される嵌合溝３６と、ガイド突起３５が嵌合されるガイド溝３７とを備える。スリーブ２１及び駆動ギヤ３２は、嵌合突起３４及び嵌合溝３６を組み付けるとともに、ガイド突起３５及びガイド溝３７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。駆動ギヤ３２のガイド突起３５が係合部の一例に相当し、スリーブ２１のガイド溝３７が被係合部の一例に相当する。図３を参照して、ギヤケース３１は、片側開口形状をなし、駆動ギヤ３２等が収容された後、カバー３８が組み付けられてＳＡＳ３を構成する。このＳＡＳ３が図３の下方からＳＲＣ２に組み付けられる際に、上記の通り、スリーブ２１及び駆動ギヤ３２が位置決めされる。ＳＡＳ３がＳＲＣ２に組み付いた状態のとき、ステアリングシャフト１３の回転に連動して、駆動ギヤ３２がスリーブ２１と一体回転する。ギヤケース３１には、スリーブ２１を遊嵌する孔部３９が形成されている。

図５及び図６に示すように、スリーブ２１のガイド溝３７には、駆動ギヤ３２のガイド突起３５との周方向に沿った隙間を埋める一対のバネ片４０ａ，４０ｂが形成されている。各バネ片４０ａ，４０ｂは、スリーブ２１に対する駆動ギヤ３２の組み付け方向の上流側（図６を参照して上側）に固定端４１ａ，４１ｂを有している。そして、固定端４１ａ，４１ｂから下流側の当接部４２ａ，４２ｂまでの間には、当該当接部４２ａ，４２ｂに向かう程、駆動ギヤ３２のガイド突起３５との間隔が狭くなるガイド部４３ａ，４３ｂが形成されている。これら一対のバネ片４０ａ，４０ｂによってバネ部４０が構成され、バネ部４０は、バネ片４０ａ，４０ｂの協働により、スリーブ２１から駆動ギヤ３２へ加わる力よりも大きな弾性力を有している。これにより、ステアリングシャフト１３の回転時には、バネ片４０ａ，４０ｂの撓みによる回転方向のガタの発生はなく、スリーブ２１及び駆動ギヤ３２が一体回転する。本例のスリーブ２１は、回転軸であるステアリングシャフト１３の回転を駆動ギヤ３２に伝達する伝達部材の一例に相当する。また、実施の形態におけるバネ部４０は、補填部の一例に相当する。

ギヤケース３１には、駆動ギヤ３２の他、駆動ギヤ３２に噛み合う第１従動ギヤ５４及び第１従動ギヤ５４に噛み合う第２従動ギヤ５５が収容されている。これらのギヤ３２，５４，５５によって、ステアリングシャフト１３と連動して回転する回転体の一例が構成される。

図７に示すように、ＳＡＳ３は、第１従動ギヤ５４の回転を検出する第１センサ５１と、第２従動ギヤ５５の回転を検出する第２センサ５２と、第１センサ５１及び第２センサ５２の出力からステアリングシャフト１３の回転角を求める回転角演算部５３とを備える。これらは、例えばギヤケース３１或いは別のケースの内部に収納された基板に実装されている。第１センサ５１及び第２センサ５２は、回転体の回転に従って、ステアリングシャフト１３の回転角を検出する検出部の一例に相当し、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５３は、第１センサ５１の出力と第２センサ５２の出力との値の組み合わせから、ステアリングシャフト１３（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、回転コネクタ１の作用について説明する。
ステアリングホイール（図示略）が回転操作された場合、ステアリングシャフト１３と一体にロテータ５及びスリーブ２１が回転し、スリーブ２１から駆動ギヤ３２へと動力が伝達される。図５及び図６に示すように、スリーブ２１のガイド溝３７には、一対のバネ片４０ａ，４０ｂが形成され、これらバネ片４０ａ，４０ｂによって、ガイド溝３７と駆動ギヤ３２のガイド突起３５との周方向に沿った隙間が埋められている。このため、ステアリングシャフト１３の回転に対してＳＡＳ３の駆動ギヤ３２が直ちに追従して回転し、しかも、バネ片４０ａ，４０ｂの協働により、スリーブ２１から駆動ギヤ３２へ加わる力よりも大きな弾性力を有しているため、バネ片４０ａ，４０ｂの撓みによるガタが発生しない。したがって、本例の回転コネクタ１では、ステアリングシャフト１３の回転時に空走をなくすことが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ステアリングシャフト１３の回転を駆動ギヤ３２に伝達するスリーブ２１にバネ片４０ａ，４０ｂを設けたことで、ステアリングシャフト１３の回転に駆動ギヤ３２が追従するため、回転角の検出精度を向上できる。

（２）バネ部４０は、バネ片４０ａ，４０ｂの協働により、スリーブ２１から駆動ギヤ３２へ加わる力よりも大きな弾性力を有する。よって、ステアリングシャフト１３の回転時にバネ片４０ａ，４０ｂの撓みが生じないので、ステアリングシャフト１３の回転に駆動ギヤ３２を確実に追従させることができる。

（３）各バネ片４０ａ，４０ｂは、スリーブ２１に対する駆動ギヤ３２の組み付け方向の上流側に固定端４１ａ，４１ｂを有し、その固定端４１ａ，４１ｂから下流側の当接部４２ａ，４２ｂまでの間には、当該当接部４２ａ，４２ｂに向かう程、駆動ギヤ３２との間隔が狭くなるガイド部４３ａ，４３ｂが形成されている。これにより、組み付け時に駆動ギヤ３２がガイドされるので組み付けを簡単に行うことができる。

尚、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施の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。
・図８に示すように、スリーブ２１のガイド溝３７に単一のバネ部４０を形成し、そのバネ部４０によってガイド突起３５の片側の端面との周方向に沿った隙間を埋めてもよい。この場合、単一のバネ部４０が、スリーブ２１から駆動ギヤ３２へ加わる力よりも大きな弾性力を有し、その弾性力によって、ガイド突起３５の反対側の端面が、バネ部４０を形成していないガイド溝３７の端面に密着される。

・バネ部４０を形成するガイド溝３７の個数は１つに限らず、複数であってもよい。いずれかのバネ部４０の機能が損なわれても、他のバネ部４０の機能によって上記実施の形態と同様の効果が得られる。

・スリーブ２１にガイド突起３５を形成するとともに、そのガイド突起３５にバネ部４０を形成し、駆動ギヤ３２にガイド溝３７を形成してもよい。この場合、駆動ギヤ３２のガイド溝３７が係合部に相当し、スリーブ２１のガイド突起３５が被係合部に相当する。

・駆動ギヤ３２の係合部がステアリングシャフト１３の被係合部に係合されることにより駆動ギヤ３２がステアリングシャフト１３に直結され、ステアリングシャフト１３の回転を駆動ギヤ３２にダイレクトで伝達する構成において、ステアリングシャフト１３の被係合部にバネ部４０を設けてもよい。この場合、本発明の回転構造体は、上記実施の形態のＳＡＳ３に準じた回転検出装置としても実施可能である。

・スリーブ２１又はステアリングシャフト１３にバネ部４０を形成する構成に代えて、スリーブ２１又はステアリングシャフト１３と駆動ギヤ３２との間に、別部材としてバネ部４０を設けてもよい。

・バネ部４０の形状は、上記実施の形態又は変更例に倣い、スリーブ２１又はステアリングシャフト１３に対する駆動ギヤ３２の組み付けを簡単に行える形状であることが望ましいが、スリーブ２１又はステアリングシャフト１３の被係合部と駆動ギヤ３２の係合部との周方向に沿った隙間を埋める他の形状であってもよい。

・上記実施の形態におけるＳＡＳ３は、第１従動ギヤ５４の回転と第２従動ギヤ５５の回転とに基づいて、ステアリングシャフト１３の回転角を算出していたが、ステアリングシャフト１３の回転角を算出する方法は、これに限るものではない。例えば、駆動ギヤ３２の回転から直接ステアリングシャフト１３の回転角を算出してもよい。この場合、駆動ギヤ３２を、光学式、または磁気式、その他の方式におけるロータリーエンコーダの一部の部材として構成してもよい。

・本発明の回転構造体を車両に限らず他の機器に適用してもよい。

１…回転コネクタ（回転構造体）、２…ステアリングロールコネクタ（ＳＲＣ）、３…ステアリングアングルセンサ（ＳＡＳ）、１３…ステアリングシャフト（回転軸）、２１…スリーブ（伝達部材）、３２…駆動ギヤ（回転体）、３５…ガイド突起（係合部）、３７…ガイド溝（被係合部）、４０…バネ部（補填部）、４０ａ，４０ｂ…バネ片、４１ａ，４１ｂ…固定端、４２ａ，４２ｂ…当接部、４３ａ，４３ｂ…ガイド部、５１…第１センサ（検出部）、５２…第２センサ（検出部）、５４…第１従動ギヤ（回転体）、５５…第２従動ギヤ（回転体）。

Claims

回転軸又は当該回転軸の回転を伝達する伝達部材に設けられた被係合部と係合する係合部を有し、前記回転軸と連動して回転する回転体と、
前記回転体の回転に従って、前記回転軸の回転角を検出する検出部と、
前記回転軸又は前記伝達部材に設けられた被係合部に配置され、前記被係合部と前記回転体の係合部との周方向に沿った隙間を埋める補填部とを備える回転構造体。
前記補填部は、前記回転軸又は前記伝達部材から前記回転体へ加わる力よりも大きな弾性力を有する
請求項１に記載の回転構造体。
前記補填部は、前記回転軸又は前記伝達部材に対する前記回転体の組み付け方向の上流側に固定端を有し、その固定端から下流側の当接部までの間には、当該当接部に向かう程、前記回転体との間隔が狭くなるガイド部が形成されている
請求項１又は２に記載の回転構造体。