JP2023155638A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡素化できる回転検出装置を提供する。
【解決手段】回転検出装置２は、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の間のバックラッシを低減するバックラッシ低減機構４５を備える。バックラッシ低減機構４５は、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８を接近させる方向に押す押込部４７を備える。押込部４７は、メインギヤ１０において回転体を通す貫通孔１４の内周面４６ａ、及び、第１検知ギヤ１８において回転軸方向に開口した凹部２６の内周面４６ｂの少なくとも一方を、噛合の相手ギヤに向かって押し込むことにより、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の間のバックラッシを低減させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転検出装置に関する。

従来、特許文献１に開示されるように、ステアリングホイールの操舵角を磁気的に検出する操舵角センサが周知である。特許文献１は、操舵軸に連結されて一体回転する第１歯車と、第１歯車と噛合された第２歯車と、第２歯車に噛合された第３歯車とを有する。第２歯車及び第３歯車の各々には、磁石が一体回転するように設けられている。操舵角センサは、各磁石に付設された磁気センサの電圧変化に基づき、ステアリングホイールの操舵角を検出する。

特開２０１４－１６８９６９号公報

ところで、第１歯車及び第２歯車の間には、歯車同士を噛み合わせたときの歯面間の遊びとしてバックラッシが存在する。操舵角センサで回転を精度よく検出するためには、バックラッシをなるべく小さくする必要がある。バックラッシを低減する方法としては、例えば、シザーズギヤを使用する対策がある。

しかし、シザーズギヤを使用した場合、シザーズギヤは複雑な構造をとるため、部品点数が多くなってしまう懸念があった。また、シザーズギヤの場合、操舵軸及び第１歯車の偏心に対して追従に限界があるため、必要とする回転検出の精度を満足することができない可能性もあった。

前記課題を解決する回転検出装置は、回転体と同軸回りに回転するメインギヤに噛合された検知ギヤに被検知部を取り付け、前記検知ギヤと一体に動く前記被検知部を検知部で検知することにより、前記検知部の検知信号に基づき前記回転体の回転を検出する構成であって、前記メインギヤにおいて前記回転体を通す貫通孔の内周面、及び、前記検知ギヤにおいて回転軸方向に開口した凹部の内周面の少なくとも一方を、噛合の相手ギヤに向かって押し込むことにより、前記メインギヤ及び前記検知ギヤの間のバックラッシを低減させる押込部を備える。

本発明は、構造を簡素化できる。

一実施形態の回転検出装置の斜視図である。 一対の検知ギヤの側面図である。 回転検出装置においてカバーを外したときの斜視図である。 回転検出装置の分解斜視図である。 バックラッシ低減機構の概要を示す第１検知ギヤの側面図である。 バックラッシ低減機構の概要を示すケース内部の拡大斜視図である。 回転検出装置の電気構成図である。 バックラッシ低減機構の作用図である。 別例のバックラッシ低減機構の概要を示すカバーの斜視図である。

以下、本開示の一実施形態を説明する。
（回転体１の概説）
図１に示すように、回転体１は、回転軸Ｌ１回りに回転する円柱状に形成されている。回転体１は、例えば、車両に搭載される場合、ハンドルの操作と同期回転するステアリングシャフトである。回転体１は、回転軸Ｌ１回りの両方向に回転する。このように、回転体１は、右回り及び左回りのどちらにも回る。

（回転検出装置２の概説）
図３及び図４に示すように、回転体１には、回転体１の回転を検出する回転検出装置２が取り付けられている。回転検出装置２は、回転検出装置２の部品を収容するハウジング３を備える。ハウジング３は、ハウジング本体をなすケース４と、ケース４の開口部５を閉じるカバー６とを備える。回転体１は、ケース４の孔７とカバー６の孔８とに回転可能に挿通される。

回転検出装置２は、回転体１と同軸回りに回転するメインギヤ１０と、メインギヤ１０に噛合された検知ギヤ１１とを備える。メインギヤ１０及び検知ギヤ１１は、ケース４の内部に収容されている。メインギヤ１０は、環状に形成されるとともに、周方向において等間隔に配列された複数の歯１２を外面に有する。メインギヤ１０は、ハウジング３の内部に区画形成された第１収容部１３に回転可能に収容される。メインギヤ１０は、回転体１を通す貫通孔１４を中央に有する。メインギヤ１０は、貫通孔１４の内周に形成された突起１５を回転体１に係合することにより、回転体１と一体回転する。メインギヤ１０は、回転体１とともに回転軸Ｌ１回りに回る。

検知ギヤ１１は、メインギヤ１０よりも小径なギヤである。検知ギヤ１１は、例えば、複数（本例は、２つ）設けられている。本例の検知ギヤ１１は、例えば、メインギヤ１０に噛合された第１検知ギヤ１８と、第１検知ギヤ１８に噛合された第２検知ギヤ１９とを含む。第１検知ギヤ１８及び第２検知ギヤ１９の各々は、周方向に沿って等間隔に並んだ複数の歯２０を外面に有する。第１検知ギヤ１８及び第２検知ギヤ１９の各々の歯２０は、異なる歯数に設定されている。第１検知ギヤ１８及び第２検知ギヤ１９は、ハウジング３の内部において第１収容部１３の隣に区画形成された第２収容部２１に回転可能に収容される。

図４に示す通り、第１検知ギヤ１８は、外周面に歯２０が形成されたギヤ本体２４と、第１検知ギヤ１８の回転の軸となる筒部２５とを有する。第１検知ギヤ１８は、別体で形成されたギヤ本体２４及び筒部２５を組付けることにより、一体化される。

ギヤ本体２４は、環状に形成されるとともに、周方向において等間隔に配列された複数の歯２０を外面に有する。第１検知ギヤ１８は、第１検知ギヤ１８において回転軸方向（回転軸Ｌ２の方向）に開口した凹部２６をギヤ本体２４に有する。本例の凹部２６は、貫通した孔である。凹部２６の中心は、第１検知ギヤ１８の回転軸Ｌ２と一致する。

筒部２５は、例えば、円筒状に形成されるとともに、ケース４の底部に形成された孔２７に回転可能に挿通されている。筒部２５の先端は、孔２７からケース４の外部に露出する。筒部２５は、例えば、自身に形成された溝部２５ａに、ギヤ本体２４の凹部２６の内面に形成された突起２４ａを係合することにより、ギヤ本体２４と一体化される。筒部２５は、回転軸Ｌ２回りに沿って、ギヤ本体２４と一体回転する。すなわち、第１検知ギヤ１８は、筒部２５の中心を回転軸Ｌ２として両方向に回る。

図２に示すように、ギヤ本体２４の裏面には、凹部２６に沿って環状をなしたボス部２８が形成されている。ボス部２８は、ケース４の底面において孔２７の周縁に沿って環状に形成されたガイド溝２９に回転可能に係合されている。第１検知ギヤ１８は、ガイド溝２９に沿って回転軸Ｌ２回りに回転する。

第２検知ギヤ１９は、外面に歯２０が形成されたギヤ本体３１と、第２検知ギヤ１９の回転の軸となる筒部３２とを有する。筒部３２は、ギヤ本体３１の裏面から突出するように形成されている。筒部３２は、例えば、大径部３３及び小径部３４を有する段状に形成されている。筒部３２は、大径部３３が第２収容部２１においてケース４の内面に乗せられるとともに、小径部３４がケース４の底部の孔３５に挿通されている。小径部３４の先端は、孔３５からケース４の外部に露出する。第２検知ギヤ１９は、筒部３２の中心を回転軸Ｌ３として両方向に回る。

回転検出装置２は、検知ギヤ１１と一体に動く被検知部３８を、検知部３９で検知することにより、回転体１の回転を検出する。回転検出装置２が磁気式の場合、被検知部３８が磁石４０であり、検知部３９が磁気センサ４１である。本例の磁石４０は、第１検知ギヤ１８と同期回転する第１磁石４０ａと、第２検知ギヤ１９と同期回転する第２磁石４０ｂとを含む。本例の磁気センサ４１は、第１磁石４０ａの磁界を検知する第１磁気センサ４１ａと、第２磁石４０ｂの磁界を検知する第２磁気センサ４１ｂとを含む。

第１磁石４０ａは、第１検知ギヤ１８と同一軸心上に配置されている。具体的には、第１磁石４０ａは、筒部２５と一体回転するように、筒部２５の先端に取り付け固定されている。第１磁石４０ａは、磁極方向（Ｎ－Ｓ方向）が回転軸Ｌ２と直交する向きをとるように配置されている。

第２磁石４０ｂは、第２検知ギヤ１９と同一軸心上に配置されている。具体的には、第２磁石４０ｂは、筒部３２と一体回転するように、筒部３２の先端に取り付け固定されている。第２磁石４０ｂは、磁極方向（Ｎ－Ｓ方向）が回転軸Ｌ３と直交する向きをとるように配置されている。

磁気センサ４１は、例えば、磁石４０から出力される磁界を検出するＭＲＥ（Magnetic Resistance Element）センサである。ＭＲＥセンサは、磁界の方向を検出することにより、磁界方向に応じた検知信号Ｓａを出力する。磁気センサ４１は、ハウジング３内に収容された基板４２に実装されている。磁気センサ４１は、磁石４０と対向するように配置されている。ＭＲＥセンサの場合、上面を磁界の検知面として、磁石４０から出力される磁界を検出する。

（バックラッシ低減の構造）
図３及び図４に示す通り、回転検出装置２は、メインギヤ１０及び検知ギヤ１１（本例は、第１検知ギヤ１８）の間のバックラッシを低減する機構（バックラッシ低減機構４５）を備える。本例のバックラッシ低減機構４５は、メインギヤ１０の貫通孔１４の内周面４６ａ、及び、検知ギヤ１１（本例は、第１検知ギヤ１８）の凹部２６の内周面４６ｂの少なくとも一方に形成された押込部４７を備える。押込部４７は、例えば、対象ギヤを噛合の相手ギヤ（ギヤ半径方向外側）に向かって押し込むことにより、バックラッシを低減させる。

本例の押込部４７は、メインギヤ１０を第１検知ギヤ１８に向かって押し込む第１押込部４７ａと、第１検知ギヤ１８をメインギヤ１０に向かって押し込む第２押込部４７ｂとを含む。このように、本例の押込部４７は、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の両方に形成されている。第１押込部４７ａは、例えば、メインギヤ１０をそのギヤ半径方向外側（図４の矢印Ａ１方向）に押し込む。第２押込部４７ｂは、第１検知ギヤ１８をそのギヤ半径方向外側（図４の矢印Ａ２方向）に押し込む。

押込部４７は、例えば、ケース４に一体形成されている。具体的には、第１押込部４７ａは、ケース４の孔７の周縁において、第１検知ギヤ１８寄りの位置に配置されている。第２押込部４７ｂは、ケース４の孔２７の周縁において、メインギヤ１０寄りの位置に配置されている。

押込部４７は、弾性変形によって押し込みの荷重を付与する弾性部４８である。本例の弾性部４８は、例えば、板ばね形状に形成されている。本例の弾性部４８は、協同して一方向（例えば、ギヤ半径方向外側：矢印Ａ１、Ａ２）への押し込みの荷重を付与する一対の弾性片４９を有する。

図５に示すように、第１押込部４７ａ及び第２押込部４７ｂは、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の噛み合い点Ｐ１を真ん中とした両側に配置されている。このように、本例の第１押込部４７ａ及び第２押込部４７ｂは、噛み合い点Ｐ１を両側から押す。

図６に示すように、弾性片４９の各々は、ケース４の底面から延びる脚部５１と、脚部５１の先端に形成された接触部５２とを備える。脚部５１は、例えば、略英文字Ｌ字状をなすとともに、ケース４の孔７、２７の周縁に基端が固定されている。接触部５２は、例えば、略円板状に形成されるとともに、曲面で対象ギヤを押し込む。本例の弾性片４９は、例えば、脚部５１の弾性力（付勢力）により、対象ギヤをギヤ半径方向内側（図４等に示す矢印Ａ１、Ａ２方向）に押す。

（回転検出装置２の電気構成）
図７に示すように、回転検出装置２は、検知部３９から入力した検知信号Ｓａに基づき回転体１の回転位置（回転量）を演算する制御部５４を備える。本例の制御部５４は、第１磁気センサ４１ａから入力した第１検知信号Ｓa1と、第２磁気センサ４１ｂから入力した第２検知信号Ｓa2との組み合わせに基づき、回転体１の回転位置（回転量）を演算する。制御部５４は、求めた回転位置（回転量）の演算結果を、他のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に出力する。

（実施形態の作用）
次に、本実施形態の回転検出装置２の作用について説明する。
図８に示すように、メインギヤ１０は、ハウジング３（本例は、ケース４）に形成された第１押込部４７ａによって、内周面４６ａが噛合の相手ギヤ（本例は、第１検知ギヤ１８）に向かってギヤ半径方向外側（図８の矢印Ａ１方向）に押される。具体的には、弾性変形する第１押込部４７ａの弾性力によって、メインギヤ１０が第１検知ギヤ１８に向かって押し込まれる。このように、メインギヤ１０には、第１検知ギヤ１８に近づけられるような荷重が付与される。

また、第１検知ギヤ１８は、ハウジング３（本例は、ケース４）に形成された第２押込部４７ｂによって、内周面４６ｂが噛合の相手ギヤ（本例は、メインギヤ１０）に向かってギヤ半径方向外側（図８の矢印Ａ２方向）に押される。具体的には、弾性変形する第２押込部４７ｂの弾性力によって、第１検知ギヤ１８がメインギヤ１０に向かって押し込まれる。このように、第１検知ギヤ１８には、メインギヤ１０に近づけられるような荷重が付与される。

従って、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８は、押込部４７（第１押込部４７ａ、第２押込部４７ｂ）の弾性力によって、互いに近づくように移動する。このため、ギヤ間の隙間が少なくなるため、バックラッシを低減することが可能となる。

本例の場合、例えばシザーズギヤ等の複雑な構造を用いなくとも、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の間のバックラッシが低減可能である。よって、バックラッシ低減対策をとっても、回転検出装置２の構造が複雑化しないため、簡素な構成の回転検出装置２とすることが可能となる。また、バックラッシが低減されれば、回転開始時の検知遅れを少なくすることが可能となるため、角度検出精度の向上に寄与する。さらに、メインギヤ１０の偏心に対する追従性もよくなるので、この点でも角度検出精度の向上に寄与する。

また、本例のバックラッシ低減機構４５は、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８が互いに近づくように、メインギヤ１０の貫通孔１４の内周面４６ａと第１検知ギヤ１８の凹部２６の内周面４６ｂとを押込部４７で押す構造をとる。このため、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の噛み合い点Ｐ１の近くで、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８を互いに近づく方向に押すことが可能となる。よって、バックラッシ低減に必要となる十分な押し込み荷重を、押込部４７からこれらギヤに付与することが可能となる。

（実施形態の効果）
上記実施形態の回転検出装置２によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）回転検出装置２は、回転体１と同軸回りに回転するメインギヤ１０に噛合された検知ギヤ１１に被検知部３８を取り付け、検知ギヤ１１と一体に動く被検知部３８を検知部３９で検知することにより、検知部３９の検知信号Ｓａに基づき回転体１の回転を検出する。回転検出装置２は、メインギヤ１０において回転体１を通す貫通孔１４の内周面４６ａ、及び、検知ギヤ１１（本例は、第１検知ギヤ１８）において回転軸方向に開口した凹部２６の内周面４６ｂの少なくとも一方を、噛合の相手ギヤに向かって押し込むことにより、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の間のバックラッシを低減させる押込部４７を備える。

本構成によれば、メインギヤ１０の貫通孔１４の内周面４６ａ、及び、第１検知ギヤ１８の凹部２６の内周面４６ｂの少なくとも一方を、単に押込部４７で押すという簡素な構成によって、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の間のバックラッシを低減することが可能となる。このように、例えばシザーズギヤ等の複雑な構造を使用しなくとも、バックラッシを低減することが可能となる。よって、回転検出装置２の構造を簡素化できる。

（２）メインギヤ１０の貫通孔１４の内周面４６ａと第１検知ギヤ１８の凹部２６の内周面４６ｂとを押込部４７で押すことにより、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の間のバックラッシを低減する。このため、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の噛み合い点Ｐ１の近くで、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８を互いに近づく方向に押すことが可能となる。よって、効果的にバックラッシを低減できる。

（３）回転検出装置２は、メインギヤ１０及び検知ギヤ１１を内部に収容するケース４と、ケース４の開口部５を閉じるカバー６とを備える。押込部４７は、ケース４に形成されている。この構成によれば、押込部４７をケース４の一体部品として形成することが可能となる。よって、回転検出装置２の構造の簡素化に一層寄与する。

（４）押込部４７は、弾性変形によって押し込みの荷重を付与する弾性部４８である。この構成によれば、弾性部４８の弾性変形を利用した簡素な構造によって、第１検知ギヤ１８をメインギヤ１０に押当てることが可能となる。よって、回転検出装置２の構造の簡素化に一層寄与する。

（５）弾性部４８は、板ばね形状に形成されている。この構成によれば、板ばね形状という簡素な構造によって、第１検知ギヤ１８をメインギヤ１０に押当てることが可能となる。よって、回転検出装置２の構造の簡素化に一層寄与する。また、板ばね形状であれば、弾性部４８を簡易に形成可能となる。

（６）弾性部４８は、協同して一方向への押し込みの荷重を付与する一対の弾性片４９を有する。この構成によれば、一対の弾性片４９によって、第１検知ギヤ１８をメインギヤ１０に押当てることが可能となる。よって、バックラッシの十分な低減効果を満足することができる。

（他の実施形態）
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互いに組み合わせて実施することができる。

・図９に示すように、押込部４７は、ケース４ではなく、カバー６に形成されてもよい。この場合、例えば、第１検知ギヤ１８は、ギヤ本体２４及び筒部２５が一体となった形状のもの（歯数は異なるが第２検知ギヤ１９と同様の形状）を用いる。そして、カバー６の内面において、孔８の周縁の所定位置に第１押込部４７ａを設けるとともに、第１検知ギヤ１８の凹部２６と対応する所定位置に第２押込部４７ｂを設ける。この構成によれば、カバー６に押込部４７を設けるので、第１検知ギヤ１８及び第２検知ギヤ１９として、同じような形状のギヤを使用することができる。よって、この点で回転検出装置２の構造の簡素化に寄与する。

・凹部２６は、貫通した孔に限らず、底を有する穴としてもよい。
・検知ギヤ１１は、複数設けられることに限らず、１つ（第１検知ギヤ１８）のみとしてもよい。

・基板４２は、ハウジング３の内部に収容されてもよい。
・第１検知ギヤ１８のギヤ本体２４と筒部２５との組付け構造は、実施例以外の構造に限定されず、例えば、スナップフィット構造などの他の構造に適宜変更してもよい。

・接触部５２は、略円板状に限定されず、例えば、四角状や三角状などの他の形状に変更してもよい。
・押込部４７は、脚部５１の先端に設けられた接触部５２をギヤ部材に当てる形状に限定されず、例えば、脚部５１の先端をそのままギヤ部材に押当てる形状としてもよい。

・押込部４７は、脚部５１及び接触部５２を有する形状に限らず、例えば、アーチ状に腕が伸びるような形状としてもよい。
・押込部４７は、一対の弾性片４９を有する構造に限らず、１つの部材のみから構成されてもよい。

・押込部４７は、板ばね形状の部材に限定されず、例えば、弾性変形するゴムなど、他の部材に変更してもよい。
・押込部４７は、弾性部４８に限定されず、例えば潰しリブなど、ギヤ部材を押し込めるものであればよい。

・押込部４７は、メインギヤ１０及び第１検知ギヤ１８の両方に設けられることに限らず、これらのうち、少なくとも一方に設けられていればよい。
・回転の検知方式は、磁気式に限定されず、例えば、光学式などの他の方式に変更してもよい。このため、被検知部３８を磁石４０以外の部材としてもよいし、検知部３９を磁気センサ４１以外の部材としてもよい。

・回転体１は、ステアリングシャフト以外の部材に変更してもよい。
・回転検出装置２は、車載用に限定されず、他の機器や装置に使用してもよい。
・本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

１…回転体、２…回転検出装置、４…ケース、５…開口部、６…カバー、１０…メインギヤ、１１…検知ギヤ、１４…貫通孔、１８…第１検知ギヤ、２６…凹部、３８…被検知部、３９…検知部、４６ａ…内周面、４６ｂ…内周面、４７…押込部、４８…弾性部、４９…弾性片、Ｓａ…検知信号、Ａ１、Ａ２…ギヤ半径方向外側。

Claims (5)

1. 回転体と同軸回りに回転するメインギヤに噛合された検知ギヤに被検知部を取り付け、前記検知ギヤと一体に動く前記被検知部を検知部で検知することにより、前記検知部の検知信号に基づき前記回転体の回転を検出する回転検出装置であって、
   前記メインギヤにおいて前記回転体を通す貫通孔の内周面、及び、前記検知ギヤにおいて回転軸方向に開口した凹部の内周面の少なくとも一方を、噛合の相手ギヤに向かって押し込むことにより、前記メインギヤ及び前記検知ギヤの間のバックラッシを低減させる押込部を備える回転検出装置。
2. 前記メインギヤ及び前記検知ギヤを内部に収容するケースと、前記ケースの開口部を閉じるカバーとを備え、
   前記押込部は、前記ケース及び前記カバーの一方に形成されている
   請求項１に記載の回転検出装置。
3. 前記押込部は、弾性変形によって押し込みの荷重を付与する弾性部である
   請求項１又は請求項２に記載の回転検出装置。
4. 前記弾性部は、板ばね形状に形成されている
   請求項３に記載の回転検出装置。
5. 前記弾性部は、協同して一方向への押し込みの荷重を付与する一対の弾性片を有する
   請求項４に記載の回転検出装置。

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