JP6073259B2 - 回転角度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。

特許文献１には、ステアリングの回転角度を検出する回転角度検出装置について開示されている。この装置は、ステアリングシャフト用の係止孔を有するセンサ本体と、センサ本体を保持するブラケットとを備え、そのブラケットを介してシャフト側の相手部品に取り付けられている。シャフトの偏心を吸収するべく、ブラケットには、センサ本体の上下方向の移動を許容する保持孔が形成され、また、シャフト側の相手部品には、ブラケットの左右方向の移動を許容する係合孔が形成されている。これにより、回転角度検出装置は、シャフトが偏心している場合でも、上下左右に移動して当該シャフトを係止でき、ステアリングの回転角度を適切に検出できるようになる。

特開２０１３−１６７５４８号公報

回転角度検出装置の全体としては、シャフトの偏心を二軸方向で吸収できることになるが、センサ本体を対象にすると、シャフトの偏心を一軸方向（上下方向）しか吸収できない。

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、センサ本体によってシャフトの偏心を二軸方向で吸収することが可能な回転角度検出装置を提供することにある。

上記課題を解決する回転角度検出装置は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、回転体に連結されたシャフトが係合される係合部を有するセンサ本体と、センサ本体を保持するブラケットとを備え、そのブラケットを介してシャフト側の相手部品に取り付けられる回転角度検出装置において、前記センサ本体と前記ブラケットの協働により、前記シャフトの回転面を規定する二軸方向への互いの相対移動を許容する偏心吸収機構を備え、前記偏心吸収機構は、前記センサ本体及び前記ブラケットの一方に設けられたリブが他方に設けられた穴に係合する凹凸形状部と規定され、その凹凸形状部は、前記シャフトの偏心量に応じて互いの当接位置が変位して互いの相対移動を許容する調整形状部を含むとともに、前記凹凸形状部は、前記当接位置で前記シャフトの回転方向への前記ブラケットに対する前記センサ本体の移動を規制する位置決め機構を兼ねることをその要旨としている。

この構成によれば、シャフトが回転面を規定する二軸方向に偏心している場合にあって、そのシャフトをセンサ本体の係合部に係合するとき、センサ本体とブラケットが互いに相対移動してシャフトの偏心が吸収される。センサ本体とブラケットの協働により偏心吸収機構が構成され、この偏心吸収機構によってシャフトの偏心が吸収される。つまり、センサ本体が関与して、シャフトの偏心が二軸方向で吸収される。したがって、センサ本体によってシャフトの偏心を二軸方向で吸収することができる。
また、シャフトの偏心量が多少ばらついても、シャフトの偏心を吸収できる。
さらに、シャフトと凹凸形状部によってセンサ本体がブラケット内で二点支持を受けて位置決めされる。したがって、シャフトの回転によるセンサ本体の踊り量が小さくなり、誤差の少ない角度検出が可能になる。
上記課題を解決する回転角度検出装置は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、回転体に連結されたシャフトが係合される係合部を有するセンサ本体と、センサ本体を保持するブラケットとを備え、そのブラケットを介してシャフト側の相手部品に取り付けられる回転角度検出装置において、前記センサ本体と前記ブラケットの協働により、前記シャフトの回転面を規定する二軸方向への互いの相対移動を許容する偏心吸収機構を備え、前記偏心吸収機構は、前記センサ本体及び前記ブラケットの一方に設けられたリブが他方に設けられた穴に係合する凹凸形状部と規定され、その凹凸形状部は、前記シャフトの偏心量に応じて互いの当接位置が変位して互いの相対移動を許容する調整形状部を含み、前記調整形状部は、前記リブ及び前記穴のうち、矩形形状をなす一方に対する他方に含まれ、当該他方について、前記二軸方向のうちの一方向に沿った一方側及び他方側の少なくとも一方に凸の曲線形状をなすＲ形状部が前記調整形状部と規定されることをその要旨としている。
この構成によれば、シャフトが回転面を規定する二軸方向に偏心している場合にあって、そのシャフトをセンサ本体の係合部に係合するとき、センサ本体とブラケットが互いに相対移動してシャフトの偏心が吸収される。センサ本体とブラケットの協働により偏心吸収機構が構成され、この偏心吸収機構によってシャフトの偏心が吸収される。つまり、センサ本体が関与して、シャフトの偏心が二軸方向で吸収される。したがって、センサ本体によってシャフトの偏心を二軸方向で吸収することができる。
また、シャフトの偏心量が多少ばらついても、シャフトの偏心を吸収できる。
さらに、矩形形状をなす例えば穴を規定する壁に対する当接位置が変位可能なＲ形状部がリブに含まれる。これにより、シャフトの偏心量に応じて壁に対するＲ形状部の当接位置が変位してリブは穴の中で移動が許容される。したがって、曲線形状に倣いシャフトの偏心を吸収できる。

本発明によれば、センサ本体によってシャフトの偏心を二軸方向で吸収することができる。

ステアリングアングルセンサ（ＳＡＳ）の取付状態を構成要素と共に示す車室内の図。 ステアリングアングルセンサの取付状態を二方向から見た斜視図。 「シャフト偏心なし」を示す正面図。 「シャフト偏心あり」を示す正面図。 センサ本体が位置決めされる様子を示す正面図。

以下、回転角度検出装置の一実施の形態について説明する。
図１に示すように、回転角度検出装置は、回転体であるステアリング１の回転角度を検出するにあたり、ステアリング１に連結されたステアリングシャフト２の回転角度を検出するステアリングアングルセンサ（ＳＡＳ）３と規定される。

ステアリングアングルセンサ３は、ステアリングシャフト２が係合される係止孔４を有するセンサ本体５と、センサ本体５を保持するブラケット６とを備え、そのブラケット６を介してシャフト側の相手部品７に取り付けられる。係止孔４はメインギヤ８の中央部に設けられ、ステアリングシャフト２がメインギヤ８と直接係合する。これにより、ステアリングシャフト２の回転がメインギヤ８に伝達され、その下流において、例えば磁気的手段による角度検出が行われる。

図２に示すように、ブラケット６は相手部品７に、複数箇所の位置決めボス９と複数箇所の爪１０でリジットに固定される。また、メインギヤ８はステアリングシャフト２にリジットに固定される。メインギヤ８には例えば樹脂材料が用いられるとともに、ステアリングシャフト２には例えば金属材料が用いられる。このため、音消し（異音防止）を目的に、メインギヤ８のうち特に係止孔４の周辺部の材料を、例えばハイトレル（登録商標）と呼ばれる熱可塑性ポリエステルエラストマー等のゴム弾性を有する材料とすることが望ましい。

図３及び図４に示すように、ステアリングアングルセンサ３は、センサ本体５とブラケット６の協働により、ステアリングシャフト２の回転面を規定する二軸方向（左右方向に一致するＸ軸方向と上下方向に一致するＹ軸方向）への互いの相対移動を許容する偏心吸収機構１１を備えている。偏心吸収機構１１は、センサ本体５に設けられた位置決めリブ１２がブラケット６に設けられた穴１３に係合する凹凸形状部と規定される。

位置決めリブ１２の上端面及び下端面の双方は、穴１３を規定するブラケット６の壁に対する当接位置が変位可能なＲ形状部１４となっている。位置決めリブ１２の上端面のＲ形状部１４は上側に凸の曲線形状をなし、位置決めリブ１２の下端面のＲ形状部１４は下側に凸の曲線形状をなしている。矩形形状をなす穴１３の上下方向の長さは、位置決めリブ１２の上端面の当接位置から位置決めリブ１２の下端面の当接位置までの長さに等しく或いはそれよりも若干長めに設定され、穴１３の左右方向の長さは、位置決めリブ１２の左右方向の長さよりも十分に長く例えば２倍程度に設定される。したがって、位置決めリブ１２は穴１３の中で上下左右への移動が許容される。

次に、回転角度検出装置の作用について説明する。
図３に示すように、ステアリングシャフト２の中心が、ブラケット６の基準位置でセンサ本体５が保持されるときの係止孔４の中心と一致する場合が、「シャフト偏心なし」の場合と規定される。この場合、ステアリングシャフト２を係止孔４に係合するとき、ブラケット６に対するセンサ本体５の移動は生じない。

図４に示すように、ステアリングシャフト２の中心が、ブラケット６の基準位置以外の保持位置でセンサ本体５が保持されるときの係止孔４の中心と一致する場合が、「シャフト偏心あり」の場合と規定される。ここに、ブラケット６の基準位置でセンサ本体５が保持されるときの係止孔４の中心が破線の丸印で示されている。この場合、ステアリングシャフト２を係止孔４に係合するとき、ステアリングシャフト２の偏心量に応じて位置決めリブ１２が穴１３の中で移動してステアリングシャフト２の偏心が吸収される。本例では、センサ本体５がブラケット６に対して右斜め下の方向に移動する結果、ステアリングシャフト２の中心が実線の丸印で示された係止孔４の中心と一致するようになる。つまり、ステアリングシャフト２の中心が偏心している場合でも、センサ本体５は、位置決めリブ１２を中心にしたＹ方向への回転と、位置決めリブ１２のＸ方向への横移動とが許容され、当該ステアリングシャフト２と係合することが可能である。

図５に示すように、ステアリングシャフト２が回転するとき、位置決めリブ１２がブラケット６の壁に当接して、ステアリングシャフト２の回転方向へのブラケット６に対するセンサ本体５の移動が規制される。つまり、左回りの場合には位置決めリブ１２の上端面が壁に当たり、右回りの場合には位置決めリブ１２の下端面が壁に当たる。ここで、センサ本体５は、ステアリングシャフト２と凹凸形状部（位置決めリブ１２と穴１３）によってブラケット６内で二点支持を受けて位置決めされる。これにより、ブラケット６に対するセンサ本体５の踊り量は小さくゼロに近いものとなる。そして、こうした前提のもとで角度検出が行われる。

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２が回転面を規定する二軸方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向）に偏心している場合にあって、そのステアリングシャフト２をセンサ本体５の係止孔４に係合するとき、センサ本体５とブラケット６が互いに相対移動してステアリングシャフト２の偏心が吸収される。センサ本体５とブラケット６の協働により偏心吸収機構１１が構成され、この偏心吸収機構１１によってステアリングシャフト２の偏心が吸収される。つまり、センサ本体５が関与して、ステアリングシャフト２の偏心が二軸方向で吸収される。したがって、センサ本体５によってステアリングシャフト２の偏心を二軸方向で吸収することができる。

（２）偏心吸収機構１１は、センサ本体５に設けられた位置決めリブ１２がブラケット６に設けられた穴１３に係合する凹凸形状部と規定され、その凹凸形状部は、ステアリングシャフト２の偏心量に応じて穴１３に対する当接位置が変位して穴１３の中での移動を許容するＲ形状部１４を含む。この構成によれば、ステアリングシャフト２の偏心量が多少ばらついても、ステアリングシャフト２の偏心を吸収できる。

（３）凹凸形状部（位置決めリブ１２と穴１３）は、上記当接位置でステアリングシャフト２の回転方向へのブラケット６に対するセンサ本体５の移動を規制する位置決め機構を兼ねる。この構成によれば、ステアリングシャフト２と凹凸形状部（位置決めリブ１２と穴１３）によってセンサ本体５がブラケット６内で二点支持を受けて位置決めされる。したがって、ステアリングシャフト２の回転によるセンサ本体５の踊り量が小さくなり、誤差の少ない角度検出が可能になる。

（４）矩形形状をなす穴１３を規定する壁に対する当接位置が変位可能なＲ形状部１４が位置決めリブ１２に含まれる。これにより、ステアリングシャフト２の偏心量に応じて壁に対するＲ形状部１４の当接位置が変位して位置決めリブ１２は穴１３の中で移動が許容される。したがって、Ｒ形状部１４の曲線形状に倣いステアリングシャフト２の偏心を吸収できる。

尚、上記実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・センサ本体５に位置決めリブ１２（凸）を設けるとともに、ブラケット６に穴１３（凹）を設ける構成に代えて、凹凸関係を逆にした構成を採用してもよい。

・位置決めリブ１２の上端面及び下端面の双方にＲ形状部１４が設定されて線対称をなす位置決めリブ１２に限定されない。回転方向が一方向のみであれば、一方のみにＲ形状部１４を設定すれば足りる。

・位置決めリブ１２にＲ形状部１４を設定するとともに、穴１３を矩形形状とする構成に代えて、穴１３にＲ形状部１４を設定するとともに、位置決めリブ１２を矩形形状とする構成を採用してもよい。

・偏心吸収機構１１は一つ（位置決めリブ１２と穴１３のワンセット）に限らず、複数設けられてもよい。この構成によれば、一つが破損する等しても他の偏心吸収機構１１によりステアリングシャフト２の偏心を吸収できるようになる。ここに、全ての偏心吸収機構１１の凹凸関係や形状は必ずしも統一されなくてもよい。

・検出対象となる回転体はステアリング１に限定されない。勿論、車両に搭載された回転体にも限定されない。もっとも、検出系は磁気式に限らず、光学式等、他の手段であってもよい。

次に、上記実施の形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）回転角度検出装置において、センサ本体とブラケットの協働により、シャフトの回転方向へのブラケットに対するセンサ本体の移動を規制する位置決め機構を備えること。

この構成によれば、シャフトと位置決め機構によってセンサ本体がブラケット内で二点支持を受けて位置決めされる。したがって、シャフトの回転によるセンサ本体の踊り量が小さくなり、誤差の少ない角度検出が可能になる。

（ロ）回転角度検出装置において、偏心吸収機構は、センサ本体及びブラケットの一方に設けられたリブが他方に設けられた穴に係合する凹凸形状部を兼用して、シャフトの回転面を規定する二軸方向への互いの相対移動を許容すること。

この構成によれば、シャフトの偏心を二軸方向で吸収するにあたり、凹凸形状部が兼用される。したがって、偏心吸収機構を簡素化できる。
（ハ）回転角度検出装置において、凹凸形状部がさらに位置決め機構を兼ねること。

この構成によれば、凹凸形状部がさらに位置決め機構を兼ねることで、回転角度検出装置を簡素化できる。
（ニ）回転角度検出装置において、センサ本体及びブラケットの一方に設けられたリブが他方に設けられた穴に係合する凹凸形状部を兼用して、偏心吸収機構及び位置決め機構の双方が規定されること。

この構成によれば、凹凸形状部を兼用して偏心吸収機構及び位置決め機構の双方が規定されるため、回転角度検出装置を簡素化できる。

１…ステアリング（回転体）、２…ステアリングシャフト（シャフト）、３…ステアリングアングルセンサ（回転角度検出装置）、４…係止孔（係合部）、５…センサ本体、６…ブラケット、７…相手部品、８…メインギヤ、９…位置決めボス、１０…爪、１１…偏心吸収機構、１２…位置決めリブ（リブ）、１３…穴、１４…Ｒ形状部（調整形状部）。

Claims (2)

1. 回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、回転体に連結されたシャフトが係合される係合部を有するセンサ本体と、センサ本体を保持するブラケットとを備え、そのブラケットを介してシャフト側の相手部品に取り付けられる回転角度検出装置において、
   前記センサ本体と前記ブラケットの協働により、前記シャフトの回転面を規定する二軸方向への互いの相対移動を許容する偏心吸収機構を備え、
   前記偏心吸収機構は、前記センサ本体及び前記ブラケットの一方に設けられたリブが他方に設けられた穴に係合する凹凸形状部と規定され、その凹凸形状部は、前記シャフトの偏心量に応じて互いの当接位置が変位して互いの相対移動を許容する調整形状部を含むとともに、前記凹凸形状部は、前記当接位置で前記シャフトの回転方向への前記ブラケットに対する前記センサ本体の移動を規制する位置決め機構を兼ねる
   ことを特徴とする回転角度検出装置。
2. 回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、回転体に連結されたシャフトが係合される係合部を有するセンサ本体と、センサ本体を保持するブラケットとを備え、そのブラケットを介してシャフト側の相手部品に取り付けられる回転角度検出装置において、
   前記センサ本体と前記ブラケットの協働により、前記シャフトの回転面を規定する二軸方向への互いの相対移動を許容する偏心吸収機構を備え、
   前記偏心吸収機構は、前記センサ本体及び前記ブラケットの一方に設けられたリブが他方に設けられた穴に係合する凹凸形状部と規定され、その凹凸形状部は、前記シャフトの偏心量に応じて互いの当接位置が変位して互いの相対移動を許容する調整形状部を含み、
   前記調整形状部は、前記リブ及び前記穴のうち、矩形形状をなす一方に対する他方に含まれ、当該他方について、前記二軸方向のうちの一方向に沿った一方側及び他方側の少なくとも一方に凸の曲線形状をなすＲ形状部が前記調整形状部と規定される
   ことを特徴とする回転角度検出装置。