JP2020112390A

JP2020112390A - センサ

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Publication number: JP2020112390A
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Inventors: 祐一外山; Yuichi Toyama
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Filing date: 2019-01-09
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Abstract

【課題】組立作業を円滑に行うことができるセンサを提供する。【解決手段】ＴＡＳ（トルクアングルセンサ）は、主動歯車５２および２つの従動歯車５３，５４を有している。従動歯車５３，５４は、センサハウジングの内部において回転可能かつ主動歯車５２の半径方向に沿って移動可能に支持されていて、主動歯車５２が装着されたピニオンシャフトにセンサハウジングが挿入されることにより主動歯車５２に噛み合わせられる。従動歯車５３，５４は、ねじりコイルばねの腕部（８５ｂ，８５ｃ）によって主動歯車５２へ向けて常時付勢される。センサハウジングがピニオンシャフトに挿入される際、従動歯車５３，５４の傾斜面７１ｂ，７３ｂと主動歯車５２の傾斜面５２ｂとの係合を通じて、従動歯車５３，５４に作用するピニオンシャフトの軸方向に沿った方向の力が従動歯車５３，５４の主動歯車５２から離れる方向への力に変換される。【選択図】図６

Description

本発明は、センサに関する。

近年では、車両の高機能化に伴い、車両には車両安定性制御システムおよび電子制御サスペンションシステムなどの走行安定性を向上させるための種々のシステムが搭載されることがある。これらシステムは、ステアリングの操舵角を車両の姿勢情報の一つとして取得し、その姿勢情報に基づいて車両の姿勢が安定的な状態になるように制御する。そのため、たとえば車両のステアリングコラムの内部には、ステアリングの操舵角を検出する回転角センサが設けられる。

たとえば特許文献１の回転角センサは、ステアリングシャフトと一体的に回転する主動歯車と、当該歯車に歯合する２つの従動歯車とを備えている。２つの従動歯車の歯数は異なっており、これにより主動歯車の回転に伴う両従動歯車の回転角度を異ならせるようにしている。そして、回転角センサは、２つの従動歯車にそれぞれ対応して設けられたセンサにより２つの従動歯車の回転角度を検出し、これら検出される回転角度に基づいてステアリングシャフトの回転角度を求める。

特表平１１−５００８２８号公報（図２ｂ）

特許文献１の回転角センサは、２つの従動歯車が支持されたハウジングを主動歯車が設けられたステアリングシャフトに挿通することにより組み立てられる。このとき、主動歯車および２つの従動歯車の回転位置によっては、ステアリングシャフトの軸方向において従動歯車の歯が主動歯車の歯に干渉することがある。これにより、回転角センサの組み立て作業が阻害されるおそれがある。

本発明の目的は、組立作業を円滑に行うことができるセンサを提供することにある。

上記目的を達成し得るセンサは、検出対象であるシャフトに対して一体回転可能に設けられる主動歯車と、前記主動歯車に噛合する少なくとも１つの従動歯車と、前記主動歯車および前記従動歯車を収容するセンサハウジングと、を有し、前記主動歯車に連動する前記従動歯車の回転に基づき前記シャフトの回転角度を検出する。前記従動歯車は、前記センサハウジングの内部において回転可能かつ前記主動歯車の半径方向に沿って移動可能に支持されていて、前記主動歯車が装着された前記シャフトに前記センサハウジングが挿入されることにより前記主動歯車に噛み合わせられるものである。このことを前提として、センサは、前記従動歯車を前記主動歯車へ向けて付勢する付勢部材と、前記センサハウジングが前記シャフトに挿入される際、前記従動歯車の一部が前記主動歯車の一部に当接したとき、前記従動歯車に作用する前記シャフトの軸方向と平行な軸方向の力を前記従動歯車の前記主動歯車から離れる方向への力に変換する変換機構と、を有している。

従動歯車が支持された状態のセンサハウジングを、主動歯車が設けられた状態のシャフトに挿入する際、従動歯車あるいは主動歯車の回転位置によっては、従動歯車の一部がシャフトの軸方向において主動歯車の一部に干渉することが考えられる。この場合、上記の構成によれば、変換機構によって、従動歯車に作用するシャフトの軸方向と平行な軸方向の力が従動歯車の主動歯車から離れる方向への力に変換される。このため、従動歯車は、付勢部材の付勢力に抗して、主動歯車から離れる方向へ向けて移動する。これにより、従動歯車の一部と主動歯車の一部との干渉が回避されつつ、センサハウジングをシャフトに対して、さらに押し込むことが可能となる。そして、センサハウジングがシャフトに対して所定の位置まで挿入されたとき、従動歯車が付勢部材の付勢力によって主動歯車に近づく方向へ向けて移動することによって、従動歯車が主動歯車に噛み合った状態に至る。したがって、シャフトに対するセンサハウジングの挿入作業が従動歯車の一部と主動歯車の一部との干渉によって阻害されることがないため、センサの組立作業を円滑に行うことができる。

上記のセンサにおいて、前記従動歯車は２つ設けられていて、これら従動歯車は、前記主動歯車に噛合する歯車部および前記センサハウジングに支持される軸部を有していることが好ましい。また、前記付勢部材は、前記センサハウジングの内部に支持されたコイル部、前記２つの従動歯車のいずれか一方の軸部を前記主動歯車へ向けて付勢する第１の腕部、および前記２つの従動歯車のいずれか他方の軸部を前記主動歯車へ向けて付勢する第２の腕部を有するねじりコイルばねであることが好ましい。

この構成によれば、２つの従動歯車は、ねじりコイルばねの第１の腕部および第２の腕部によって主動歯車へ向けて付勢される。単一のねじりコイルばねを設けるだけでよいので、部品点数の増大を抑えることができる。

上記のセンサにおいて、前記変換機構は、前記主動歯車および前記従動歯車の少なくとも一方において、前記センサハウジングが前記シャフトに挿入される際、前記シャフトの軸方向において互いに対向する部分に設けられた傾斜面であることが好ましい。

この構成によれば、主動歯車および従動歯車の少なくとも一方に傾斜面を設けるだけでよいので、構成の簡素化が図られる。
上記のセンサにおいて、前記センサハウジングの内部には、前記シャフトに作用するトルクを検出するトルクセンサが設けられていてもよい。

この構成によれば、単一のセンサによって、シャフトの回転角度のみならずシャフトに作用するトルクを検出することができる。
上記のセンサにおいて、前記シャフトは、車両の転舵輪を転舵させる転舵シャフトに噛合するピニオンシャフトであってもよい。

本発明のセンサによれば、組立作業を円滑に行うことができる。

センサの一実施の形態が搭載される操舵装置の構成図。一実施の形態のトルクアングルセンサをピニオンシャフトの軸方向に沿って切断した断面図。図２の３−３線に沿って切断した断面図。一実施の形態のトルクアングルセンサの分解断面。図２の５−５線に沿って切断した要部断面図。（ａ）はトルクアングルセンサの組立時において主動歯車の歯と従動歯車の歯とが軸方向において干渉している状態を示す要部断面図、（ｂ）は従動歯車が主動歯車に対して離れる方向へ向けて移動した状態を示す要部断面図、（ｃ）は従動歯車の歯が主動歯車の歯に噛み合った状態を示す要部断面図。

以下、センサを車両の操舵装置に適用した一実施の形態を説明する。
図１に示すように、車両の操舵装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２を有している。ステアリングシャフト１２におけるステアリングホイール１１と反対側の端部には、ピニオンシャフト１３が設けられている。ピニオンシャフト１３のピニオン歯１３ａは、ピニオンシャフト１３に対して交わる方向へ延びる転舵シャフト１４のラック歯１４ａに噛み合わされている。転舵シャフト１４の両端には、それぞれタイロッド１５，１５を介して左右の転舵輪１６，１６が連結されている。

また、操舵装置１０は、操舵補助力（アシスト力）を生成するための構成として、モータ２１、減速機構２２、ピニオンシャフト２３、トルクアングルセンサ（以下、「ＴＡＳ２４」という。）、および制御装置２５を有している。

モータ２１は、操舵補助力の発生源であって、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。モータ２１は、減速機構２２を介してピニオンシャフト２３に連結されている。ピニオンシャフト２３のピニオン歯２３ａは、転舵シャフト１４のラック歯１４ｂに噛み合わされている。モータ２１の回転は減速機構２２によって減速されるとともに、当該減速された回転力が操舵補助力としてピニオンシャフト２３から転舵シャフト１４を介してピニオンシャフト１３に伝達される。

ＴＡＳ２４は、ピニオンシャフト１３（具体的には、転舵シャフト１４と共にピニオンシャフト１３を収容するギヤハウジング）に設けられている。ＴＡＳ２４は、トルクセンサと回転角センサとが組み合わせられてなる。ＴＡＳ２４は、ステアリングホイール１１の回転操作を通じてピニオンシャフト１３に加わるトルクを操舵トルクＴｈとして検出する。また、ＴＡＳ２４は、ピニオンシャフト１３の３６０°を超える多回転にわたる回転角θｐａを操舵角θｓとして検出する。

制御装置２５は、ＴＡＳ２４により検出される操舵トルクＴｈおよび操舵角θｓを取り込む。また、制御装置２５は、車両に設けられる車速センサ２６を通じて検出される車速Ｖを取り込む。制御装置２５は、モータ２１に対する通電制御を通じて操舵トルクＴｈおよび車速Ｖに応じた操舵補助力（アシスト力）を発生させるアシスト制御を実行する。制御装置２５は、ＴＡＳ２４を通じて検出される操舵トルクＴｈ、および車速センサ２６を通じて検出される車速Ｖに基づき、モータ２１に対する給電を制御する。

＜ＴＡＳの構成＞
つぎに、ＴＡＳ２４の構成を説明する。
図２に示すように、ＴＡＳ２４は、センサハウジング３１を有している。センサハウジング３１は、転舵シャフト１４を収容するギヤハウジング１７に取り付けられる。センサハウジング３１は、挿通孔３２および収容室３３を有している。挿通孔３２には、ピニオンシャフト１３が挿入される。図示は割愛するが、ピニオンシャフト１３は、ステアリングシャフト１２側の入力軸、転舵シャフト１４側の出力軸、およびこれら入力軸と出力軸とを連結するトーションバーを有している。収容室３３は、ピニオンシャフト１３の軸方向に対して交わる方向へ向けて開口する箱体状をなしている。収容室３３の内部は、挿通孔３２に連通するとともに、センサハウジング３１の外方へ開放されている。収容室３３の開口部３３ａは、カバー３４によって閉塞されている。

センサハウジング３１の内部には、トルクセンサ４１および回転角センサ５１が設けられている。
図示は割愛するが、トルクセンサ４１は、永久磁石、磁気ヨーク、集磁リング、および磁気センサを有している。永久磁石は、ピニオンシャフト１３の入力軸に固定される。磁気ヨークは、ピニオンシャフト１３の出力軸に固定されて永久磁石の磁界に応じた磁気回路を形成する。集磁リングは、センサハウジング３１の内部に固定されて磁気ヨークからの磁束を誘導する。磁気センサは、集磁リングに誘導される磁束を検出する。

ステアリングホイール１１の操作を通じてピニオンシャフト１３のトーションバーがねじれ変形すると、永久磁石と磁気ヨークとの回転方向における相対位置が変化する。これに伴い、永久磁石から磁気ヨークを通じて集磁リングに導かれる磁束密度が変化する。磁気センサは、磁束密度に応じた電気信号を生成する。制御装置２５は、磁気センサにより生成される電気信号に基づき、トーションバーに作用するトルクを操舵トルクとして検出する。

図３に示すように、回転角センサ５１は、主動歯車５２、２つの従動歯車５３，５４を有している。主動歯車５２は、ピニオンシャフト１３の入力軸に対して一体回転可能に外嵌されている。２つの従動歯車５３，５４は、センサハウジング３１の収容室３３の内部において、支持部材５５を介して回転可能に支持されている。２つの従動歯車５３，５４は、主動歯車５２に噛合している。このため、ピニオンシャフト１３が回転すると、主動歯車５２も一体的に回転し、これに伴って２つの従動歯車５３，５４もそれぞれ回転する。また、２つの従動歯車５３，５４の歯数は異なっている。このため、ピニオンシャフト１３の回転に連動して主動歯車５２が回転した場合、主動歯車５２の回転角度に対する２つの従動歯車５３，５４の回転角度は、それぞれ異なった値となる。従動歯車５３，５４には、それぞれ永久磁石５７，５８が一体回転可能に設けられている。

図２に示すように、センサハウジング３１の収容室３３の内底面には、基板６１が設けられている。基板６１の従動歯車５３，５４側の側面（図２中の上面）には、２つの磁気センサ（図２では１つのみ図示する。）６２，６３が設けられている。磁気センサ６２，６３は、センサハウジング３１における挿通孔３２の軸方向において、永久磁石５７，５８（図２では１つのみ図示する。）と対向している。磁気センサ６２，６３としては、ホールセンサまたはＭＲ（磁気抵抗素子）センサが採用される。磁気センサ６２，６３は、従動歯車５３，５４の回転に伴う磁界の変化に応じた電気信号を生成する。制御装置２５は、磁気センサ６２，６３により生成される電気信号に基づき、ピニオンシャフト１３の回転角θｐａを操舵角θｓとして検出する。ちなみに、基板６１には、トルクセンサ４１の磁気センサも設けられる。

＜ＴＡＳの組立手順＞
つぎに、ＴＡＳの組立手順を説明する。
図４に示すように、ＴＡＳ２４をギヤハウジング１７に取り付ける際には、まず、ＴＡＳ２４の部分組立品（ユニット）を組み立てる。この部分組立品は、従動歯車５３，５４、基板６１、トルクセンサ４１の集磁リングをセンサハウジング３１に取り付けることによって一体に扱えるようにしたものである。また、ピニオンシャフト１３の入力軸には、主動歯車５２を取り付ける。ピニオンシャフト１３の出力軸には、トルクセンサ４１の磁気ヨークを取り付ける。この状態で、ピニオンシャフト１３の先端部にＴＡＳ２４の部分組立品を挿通する。

これに伴い、従動歯車５３，５４は主動歯車５２に対してピニオンシャフト１３の軸方向に沿って近接する。やがて、センサハウジング３１の底部３１ａがギヤハウジング１７の取付孔１７ａに嵌合するとともに、センサハウジング３１における底部３１ａの周縁部分に設けられた段差部３１ｂがギヤハウジング１７の取付孔１７ａの周縁部分に当接する。また、このタイミングで、従動歯車５３，５４の歯と主動歯車５２の歯とが噛み合う。この状態でセンサハウジング３１の締付部にボルトを挿入してギヤハウジング１７に締め付けることにより、ＴＡＳ２４の部分組立品がギヤハウジング１７に固定される。以上で、ＴＡＳ２４の組立作業が完了となる。

ここで、ＴＡＳ２４を組み立てる際、つぎのようなことが懸念される。すなわち、ＴＡＳ２４の部分組立品をピニオンシャフト１３に挿入する際、主動歯車５２および２つの従動歯車５３，５４の回転位置によっては、ピニオンシャフト１３の軸方向において従動歯車５３，５４の歯が主動歯車５２の歯に干渉するおそれがある。

そこで、本実施の形態では、センサハウジング３１に対する従動歯車５３，５４の支持構造として、つぎの構成を採用している。
＜従動歯車の支持構造＞
図５に示すように、従動歯車５３は、円板状の歯車部７１および円柱状の磁石保持部７２を有している。磁石保持部７２の外径は、歯車部７１の外径よりも小さく設定されている。磁石保持部７２は、歯車部７１における基板６１側（図５における紙面手前側）の側面の中央に設けられている。歯車部７１の外周面には複数の歯７１ａが設けられている。磁石保持部７２の基板６１側の側面には、円筒状の保持穴７２ａが設けられている。保持穴７２ａには永久磁石５７が嵌め込まれている。また、従動歯車５４は、従動歯車５３と同様に、歯車部７３および磁石保持部７４を有している。歯車部７３の外周面には、複数の歯７３ａが設けられている。磁石保持部７４における基板６１側の側面に設けられた保持穴７４ａには、永久磁石５８が嵌め込まれている。

図２に示すように、従動歯車５３の各歯７１ａにおける基板６１側の端部には、傾斜面７１ｂが設けられている。傾斜面７１ｂは、基板６１側へ向かうにつれて互いに近接するように傾斜している。従動歯車５４は、従動歯車５３と同様の構成を有している。すなわち、図２に括弧書きの参照符号で示すように、従動歯車５４の各歯７３ａにおける基板６１側の端部には、傾斜面７３ｂが設けられている。傾斜面７３ｂは、基板６１側へ向かうにつれて互いに近接するように傾斜している。また、主動歯車５２の各歯５２ａにおけるギヤハウジング１７と反対側（図２における上側）の端部には、傾斜面５２ｂが設けられている。傾斜面５２ｂは、ギヤハウジング１７と反対側へ向かうにつれて互いに近接するように傾斜している。

図５に示すように、センサハウジング３１（収容室３３）の内部において、従動歯車５３，５４は、矩形板状の支持部材５５を介して回転可能に支持されている。支持部材５５は、その長側面が主動歯車５２の接線に沿って延びる姿勢で収容室３３の内部に取り付けられている。支持部材５５は、２つの支持孔８１，８２を有している。支持孔８１，８２は、支持部材５５における２つの短側面５５ａ，５５ｂ（図５中の上面および下面）と、主動歯車５２側の長側面５５ｃ（図５中の右側面）とが交わる２つの角部５５ｄ，５５ｅに設けられている。支持孔８１，８２は、主動歯車５２の半径方向に沿って延びる長孔である。また、支持孔８１，８２は、主動歯車５２から離れるにつれて互いに離間するように設けられている。

図２に示すように、従動歯車５３，５４の磁石保持部７２，７４は、支持孔８１，８２に挿入されている。従動歯車５３，５４の磁石保持部７２，７４は、支持部材５５に形成された支持孔８１，８２に向かって基板６１が存在する側ではなくその反対側（図２中の上側）から挿入されている。従動歯車５３，５４の基板６１側への移動は、従動歯車５３，５４の歯車部７１，７３が支持部材５５の基板６１と反対側の側面（図２中の上面）に当接することにより規制される。これにより、磁石保持部７２，７４の先端（歯車部７１，７３と反対側の端部）は、基板６１に設けられた磁気センサ６２，６３に対して対向した状態に維持される。

従動歯車５３，５４は、歯車部７１，７３を介して支持部材５５に対して摺動回転可能である。また、従動歯車５３，５４は、支持孔８１，８２に沿って移動可能である。従動歯車５３，５４は、第１の位置と第２の位置との間を移動する。第１の位置とは、磁石保持部７２，７４が支持孔８１，８２の第１の端部（主動歯車５２に近い側の端部）に係合する位置をいう。第２の位置とは、磁石保持部７２，７４が支持孔８１，８２の第２の端部（主動歯車５２から遠い側の端部）に係合する位置をいう。

支持部材５５には、基板６１と反対側から板状のストッパ８３が装着されている。ストッパ８３は、従動歯車５３，５４の基板６１と反対側の側面（図２中の上面）を覆っている。従動歯車５３，５４の基板６１と反対側への移動は、歯車部７１，７３がストッパ８３に当接することにより規制される。従動歯車５３，５４は、歯車部７１，７３を介してストッパ８３に対して摺動回転可能である。

図３に示すように、支持部材５５における基板６１と反対側（図３における紙面手前側）の側面には、円柱状の支持部８４が設けられている。支持部８４は、支持部材５５の長辺方向における２つの支持孔８１，８２の間に位置している。支持部８４には、ねじりコイルばね８５が装着されている。

図５に示すように、ねじりコイルばね８５は、コイル部８５ａ、第１の腕部８５ｂ、および第２の腕部８５ｃを有している。コイル部８５ａは支持部８４に挿入されている。第１の腕部８５ｂは、従動歯車５３の磁石保持部７２における主動歯車５２と反対側の部位に係合している。第２の腕部８５ｃは、従動歯車５４の磁石保持部７４における主動歯車５２と反対側の部位に係合している。従動歯車５３，５４は、ねじりコイルばね８５の弾性力によって、主動歯車５２に近接する方向へ向けて常に付勢される。従動歯車５３，５４の主動歯車５２に近接する方向へ向けた移動は、磁石保持部７２，７４が支持孔８１，８２の第１の端部（主動歯車５２に近い側の端部）に係合することにより規制される。

＜実施の形態の作用＞
つぎに、従動歯車５３，５４の支持構造による作用を説明する。
ＴＡＳ２４の部分組立品をピニオンシャフト１３に挿入する際、主動歯車５２および従動歯車５３，５４の回転方向において、主動歯車５２の歯５２ａと従動歯車５３，５４の歯溝（歯と歯との間の溝）とが互いに一致しているとき、主動歯車５２の歯５２ａは、ピニオンシャフト１３の軸方向において従動歯車５３，５４の歯溝に円滑に進入する。すなわち、主動歯車５２の歯５２ａと従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａとが互いに噛み合う状態となる。

これに対し、ＴＡＳ２４の部分組立品をピニオンシャフト１３に挿入する際、主動歯車５２および従動歯車５３，５４の回転方向において、主動歯車５２の歯５２ａと従動歯車５３，５４の歯溝とが互いに一致していないとき、つぎのような事象が発生する。

すなわち、図６（ａ）に示すように、ＴＡＳ２４の部分組立品をピニオンシャフト１３に挿入するにつれて、従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａは主動歯車５２の歯５２ａに近接する。やがて、従動歯車５３，５４における歯７１ａ，７３ａの傾斜面７１ｂ，７３ｂは、主動歯車５２における歯５２ａの傾斜面５２ｂに対して、ピニオンシャフト１３の軸方向において当接する。

図６（ｂ）に示すように、ＴＡＳ２４の部分組立品がピニオンシャフト１３にさらに押し込まれると、歯７１ａ，７３ａの傾斜面７１ｂ，７３ｂと歯５２ａの傾斜面５２ｂとの係合を通じて、従動歯車５３，５４に作用するピニオンシャフト１３の軸方向に沿った方向の力（ＴＡＳ２４の部分組立品をピニオンシャフト１３に挿入しようとする力）が、従動歯車５３，５４の主動歯車５２から離間する方向へ向けた力に変換される。これは、ギヤハウジング１７に支持されたピニオンシャフト１３、ひいては主動歯車５２は、その半径方向へ向けて移動することができないからである。このため、歯７１ａ，７３ａの傾斜面７１ｂ，７３ｂが歯５２ａの傾斜面５２ｂによって主動歯車５２の側方へ向けて案内されつつ、従動歯車５３，５４は、ねじりコイルばね８５の弾性力に抗して、主動歯車５２から離間する方向へ向けて移動する。

従動歯車５３，５４の傾斜面７１ｂ，７３ｂが主動歯車５２の傾斜面５２ｂから外れる位置まで従動歯車５３，５４が主動歯車５２から離れた以降、ＴＡＳ２４の部分組立品がピニオンシャフト１３に挿入されるにつれて、従動歯車５３，５４はＴＡＳ２４の部分組立品の挿入方向（図６中の下方）へ向けて移動する。やがて従動歯車５３，５４は、各々の歯７１ａ，７３ａと主動歯車５２の歯５２ａとが半径方向において対応する位置まで移動する。この移動中においても、従動歯車５３，５４は、ねじりコイルばね８５の弾性力により主動歯車５２に近接する方向へ向けて付勢される。このため、従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａが主動歯車５２の歯溝に対応していない場合、従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａは、主動歯車５２の歯５２ａに対して摺動（接触）する。この過程において、従動歯車５３，５４の回転位置が変化して、従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａが主動歯車５２の歯溝に対応するに至ったとき、従動歯車５３，５４は、ねじりコイルばね８５の弾性力により、主動歯車５２に近接する方向へ向けて移動する。

そして、図６（ｃ）に示すように、従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａが主動歯車５２の歯溝にその半径方向から進入することにより、従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａと主動歯車５２の歯５２ａとが回転方向において互いに噛み合う状態に至る。

このように、ＴＡＳ２４の部分組立品をピニオンシャフト１３に挿入する際、ピニオンシャフト１３の軸方向において従動歯車５３，５４の歯が主動歯車５２の歯に干渉する場合であれ、ＴＡＳ２４の部分組立品をピニオンシャフト１３に挿入するだけで、ＴＡＳ２４を従動歯車５３，５４と主動歯車５２とが噛み合う適切な状態でギヤハウジング１７に取り付けることができる。ＴＡＳ２４をピニオンシャフト１３に挿入する途中で、従動歯車５３，５４の回転位置を調整するなどの手間がない。

＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ＴＡＳ２４の部分組立品をピニオンシャフト１３に挿入する際、ピニオンシャフト１３の軸方向において従動歯車５３，５４の歯が主動歯車５２の歯に干渉する場合、従動歯車５３，５４の傾斜面７１ｂ，７３ｂと主動歯車５２の傾斜面５２ｂとの係合を通じて、従動歯車５３，５４は主動歯車５２から離れる方向へ向けて移動する。これにより、主動歯車５２の歯５２ａあるいは従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａが損傷することを抑えつつ、ＴＡＳ２４の部分組立品をピニオンシャフト１３に対して、さらに押し込むことが可能となる。そして、従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａが主動歯車５２の歯溝（歯５２ａと歯５２ａとの間の部分）に対応する位置まで、ＴＡＳ２４の部分組立品がピニオンシャフト１３に挿入されたとき、従動歯車５３，５４が、ねじりコイルばね８５の弾性力によって、主動歯車５２に近づく方向へ向けて移動する。これにより、従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａが主動歯車５２の歯５２ａに噛み合った状態に至る。したがって、ＴＡＳ２４の組立作業（ピニオンシャフト１３に対するＴＡＳ２４の部分組立品の挿入作業）が従動歯車５３，５４の歯と主動歯車５２の歯との干渉によって阻害されることがないため、ＴＡＳ２４の組立作業を円滑に行うことができる。

（２）ＴＡＳ２４の組立時、ピニオンシャフト１３の軸方向において従動歯車５３，５４が主動歯車５２に干渉する場合、従動歯車５３，５４の傾斜面７１ｂ，７３ｂと主動歯車５２の傾斜面５２ｂとの係合を通じて、従動歯車５３，５４に作用するピニオンシャフト１３の軸方向に沿った方向の力（ピニオンシャフト１３の軸方向と平行な軸方向の力）が従動歯車５３，５４の主動歯車５２から離れる方向への力に変換される。従動歯車５３，５４に傾斜面７１ｂ，７３ｂを、主動歯車５２に傾斜面５２ｂを設けるだけでよいので、従動歯車５３，５４および主動歯車５２の構成の簡素化、ひいてはＴＡＳ２４の構成の簡素化が図られる。

（３）２つの従動歯車５３，５４は、ねじりコイルばね８５の第１の腕部８５ｂおよび第２の腕部８５ｃによって主動歯車５２へ向けて常時付勢される。単一のねじりコイルばね８５を設けるだけでよいので、ＴＡＳ２４の部品点数の増大を抑えることができる。

（４）センサハウジング３１の内部には、トルクセンサ４１および回転角センサ５１が設けられている。このため、単一のセンサ（ＴＡＳ２４）によって、ピニオンシャフト１３の回転角度のみならず、ピニオンシャフト１３に作用するトルクを検出することができる。

（５）ＴＡＳ２４の回転角センサ５１は、主動歯車５２の回転角度の検出を、この主動歯車５２に噛み合う２つの従動歯車５３，５４の回転を検出することにより行う。このため、とくに主動歯車５２が回転動作を開始する場合、あるいは回転方向が反転する場合、主動歯車５２と従動歯車５３との間、および主動歯車５２と従動歯車５４との間の二箇所の隙間（バックラッシ）に起因するがたつきが、主動歯車５２の回転角度の演算精度に影響を及ぼすおそれがある。この点、本実施の形態によれば、ＴＡＳ２４の組み立てが完了した状態において、従動歯車５３，５４は、ねじりコイルばね８５の弾性力によって、主動歯車５２に対して押し付けられた状態に維持される。このため、従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａと主動歯車５２の歯５２ａとの間の隙間を、より小さくすることが可能である。また、隙間（バックラッシ）に起因するがたつきが抑制される分だけ、主動歯車５２の回転角度の演算精度が向上する。

＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・主動歯車５２として傾斜面５２ｂを割愛した構成、あるいは従動歯車５３，５４として傾斜面７１ｂ，７３ｂを割愛した構成を採用してもよい。主動歯車５２および従動歯車５３，５４の少なくとも一方に傾斜面が存在すればよい。このようにしても、ＴＡＳ２４の組立時において、ピニオンシャフト１３の軸方向において従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａが主動歯車５２の歯５２ａに干渉するとき、従動歯車５３，５４に作用するピニオンシャフト１３の軸方向に沿った方向の力を従動歯車５３，５４の主動歯車５２から離れる方向へ向けた力に変換することができる。

・主動歯車５２として、傾斜面５２ｂに代えて円弧状の曲面を有する構成を採用してもよい。また、従動歯車５３，５４として、傾斜面７１ｂ，７３ｂに代えて円弧状の曲面を有する構成を採用してもよい。このようにしても、ＴＡＳ２４の組立時において、ピニオンシャフト１３の軸方向において従動歯車５３，５４の歯７１ａ，７３ａが主動歯車５２の歯５２ａに干渉するとき、従動歯車５３，５４に作用するピニオンシャフト１３の軸方向に沿った方向の力を従動歯車５３，５４の主動歯車５２から離れる方向へ向けた力に変換することができる。

・本実施の形態では、センサとしてＴＡＳ２４を例に挙げたが、ＴＡＳ２４からトルクセンサ４１を割愛した純粋な回転角センサ５１であってもよい。この純粋な回転角センサ５１においても、ＴＡＳ２４と同様の課題を有する。

・ＴＡＳ２４あるいは先の純粋な回転角センサとして、単一の従動歯車５３または従動歯車５４を有する構成を採用してもよい。また、ＴＡＳ２４あるいは先の純粋な回転角センサとして、３つあるいはそれ以上の従動歯車を有する構成を採用してもよい。

・本実施の形態では、ＴＡＳ２４あるいは先の純粋な回転角センサの搭載先として車両の操舵装置を例に挙げたが、シャフト（回転軸）を有する他の車載装置に適用してもよい。また、ＴＡＳ２４あるいは先の純粋な回転角センサは、車載用途に限らない。

１３…ピニオンシャフト（シャフト）、３１…センサハウジング、５２…主動歯車、５３，５４…従動歯車、２４…トルクアングルセンサ（センサ）、４１…トルクセンサ、７１，７３…歯車部、５２ｂ…変換機構を構成する主動歯車の傾斜面、７１ｂ，７３ｂ…変換機構を構成する従動歯車の傾斜面、７２，７４…磁石保持部（軸部）、８５…ねじりコイルばね（付勢部材）、８５ａ…コイル部、８５ｂ…第１の腕部、８５ｃ…第２の腕部。

Claims

検出対象であるシャフトに対して一体回転可能に設けられる主動歯車と、
前記主動歯車に噛合する少なくとも１つの従動歯車と、
前記主動歯車および前記従動歯車を収容するセンサハウジングと、を有し、
前記主動歯車に連動する前記従動歯車の回転に基づき前記シャフトの回転角度を検出するセンサにおいて、
前記従動歯車は、前記センサハウジングの内部において回転可能かつ前記主動歯車の半径方向に沿って移動可能に支持されていて、前記主動歯車が装着された前記シャフトに前記センサハウジングが挿入されることにより前記主動歯車に噛み合わせられるものであって、
前記従動歯車を前記主動歯車へ向けて付勢する付勢部材と、
前記センサハウジングが前記シャフトに挿入される際、前記従動歯車の一部が前記主動歯車の一部に当接したとき、前記従動歯車に作用する前記シャフトの軸方向と平行な軸方向の力を前記従動歯車の前記主動歯車から離れる方向への力に変換する変換機構と、を有しているセンサ。
前記従動歯車は２つ設けられていて、これら従動歯車は、前記主動歯車に噛合する歯車部および前記センサハウジングに支持される軸部を有し、
前記付勢部材は、前記センサハウジングの内部に支持されたコイル部、前記２つの従動歯車のいずれか一方の軸部を前記主動歯車へ向けて付勢する第１の腕部、および前記２つの従動歯車のいずれか他方の軸部を前記主動歯車へ向けて付勢する第２の腕部を有するねじりコイルばねである請求項１に記載のセンサ。
前記変換機構は、前記主動歯車および前記従動歯車の少なくとも一方において、前記センサハウジングが前記シャフトに挿入される際、前記シャフトの軸方向において互いに対向する部分に設けられた傾斜面である請求項１または請求項２に記載のセンサ。
前記センサハウジングの内部には、前記シャフトに作用するトルクを検出するトルクセンサが設けられている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のセンサ。
前記シャフトは、車両の転舵輪を転舵させる転舵シャフトに噛合するピニオンシャフトである請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のセンサ。