JP2023155639A - 回転検出装置 - Google Patents
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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、第1検知ギヤ18の回転の軸となる筒部25の外周面46をメインギヤ10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。
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、前記検知ギヤの回転の軸となる筒部の外周面を前記メイン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。
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。
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2に示すように、第1検知ギヤ18は、外面に歯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。筒部25は、ギヤ本体24の裏面から突出するように形成されている。筒部25は、例えば、大径部26及び小径部27を有する段状に形成されている。筒部25は、大径部26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27がケース4の底部の孔29に挿通されている。小径部27の先端は、孔29からケース4の外部に露出する。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。
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4及び図5に示すように、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、第1検知ギヤ18の回転の軸となる筒部25の外周面46(図5等を参照)をメインギヤ10に向かって押し込む押込部47を備える。押込部47は、例えば、対象ギヤをギヤ半径方向内側(図5の矢印A方向)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。
図4及び図5に示すように、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、第1検知ギヤ18の回転の軸となる筒部25の外周面46(図5等を参照)をメインギヤ10に向かって押し込む押込部47を備える。押込部47は、例えば、対象ギヤをギヤ半径方向内側(図5の矢印A方向)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。
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、押込部47は、ケース4の孔29の周縁において、メインギヤ10に対して反対側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、ギヤ半径方向内側:矢印A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。
図5に示す通り、押込部47は、第1検知ギヤ18を真ん中にして、メインギヤ10及び第1検知ギヤ18の噛み合い点P1の反対側に配置されている。このように、本例の押込部47は、噛み合い点P1の反対側から、第1検知ギヤ18をメインギヤ10に向かって押す。
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29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、曲面で第1検知ギヤ18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、第1検知ギヤ18をギヤ半径方向内側(図5等に示す矢印A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。
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、第1検知ギヤ18は、ハウジング3(本例は、ケース4)に形成された押込部47によって、筒部25の外周面46がギヤ半径方向内側(図8の矢印A方向)に押される。具体的には、弾性変形する押込部47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。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。
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、第1検知ギヤ18は、ハウジング3(本例は、ケース4)に形成された押込部47によって、筒部25の外周面46がギヤ半径方向内側(図8の矢印A方向)に押される。具体的には、弾性変形する押込部47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。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。また、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、第1検知ギヤ18の筒部25の外周面46を押込部47で押す構造をとる。このため、押込部47は、メインギヤ10よりもギヤ径の小さい第1検知ギヤ18を押すことができるサイズのものを設ければよい。よって、回転検出装置2の装置サイズの小型化に寄与する。
(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、第1検知ギヤ18の回転の軸となる筒部25の外周面46をメインギヤ10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。
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、第1検知ギヤ18の回転の軸となる筒部25の外周面46をメインギヤ10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、第1検知ギヤ18の筒部25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。このため、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)第1検知ギヤ18の筒部25の外周面46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よりもギヤ径の小さい第1検知ギヤ18を押すことができる押込部47を設ければよい。よって、回転検出装置2の装置サイズの小型化に寄与する。
(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。
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の上面に、回転の軸となり得る筒部60を延設するとともに、この筒部60をカバー6の内面の凹部61に嵌合する。そして、凹部61の端寄りの位置に、筒部60の外周面62を押すように押込部47を形成する。この構成によれば、カバー6に押込部47を設けるので、ケース4として従前の部材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。
・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、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、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。
・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。
・基板42は、ハウジング3の内部に収容されてもよい。
・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。
・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、25…筒部、38…被検知部、39…検知部、46…外周面、47…押込部、48…弾性部、49…弾性片、60…筒部、62…外周面、Sa…検知信号。
Claims (5)
- 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、
前記検知ギヤの回転の軸となる筒部の外周面を前記メイン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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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