JP2019113387A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置サイズの小型化を可能にした回転検出装置を提供する。【解決手段】回転検出装置２は、ステアリングシャフトと一体回転する主動歯車４０と、主動歯車４０に噛合する第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０とを備える。主動歯車４０には、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０の抜け防止となる鍔部４１が設けられている。鍔部４１は、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０に接触可能となっており、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０の回転軸方向への移動を制限する。【選択図】図２

Description

本発明は、回転体の回転を検出する回転検出装置に関するものである。

従来、車両のステアリングホイール等の回転体の回転有無や、回転角度情報を生成する回転検出装置が知られている。
例えば、特許文献１の回転検出装置は、回転体と一体回転する主動歯車と、この主動歯車に噛合する従動歯車とを備える。前記従動歯車には、従動歯車と同一軸心上で一体回転する磁石が組み付けられている。そして、前記回転検出装置は、従動歯車とともに回転する磁石を、当該磁石に対して対向配置されたセンサ部で検出し、そのセンサ部の出力から回転体の回転有無や回転角度情報を求める。

前記センサ部は、前記回転検出装置のケース内に収納された基板に実装されている。この基板には、前述のセンサ部の他に、マイクロコンピュータ等複数の電子部品が実装されている。

前記従動歯車の底面には、筒状の凹部が形成されている。前記磁石は、前記従動歯車の凹部に組み込まれている。従動歯車は、この筒状の端面を前記基板に押し当てることによって、回転軸方向への移動が制限され、抜け防止されている。

特開２００４−２７９２６５号公報

ところで、前記回転検出装置においては、基板の実装面に従動歯車と接触する箇所があるので、その部分には、マイクロコンピュータ等を実装することができない。このため、基板の電子部品の配置に制限がかかるという問題があった。よって、基板が大きくなり易いという課題があり、それは回転検出装置全体の小型化や、製造コストに支障をきたす。

本発明は、上記問題点を解決するためのものであって、その目的は、装置サイズの小型化を可能にした回転検出装置を提供することにある。

前記問題点を解決する回転検出装置は、回転体と一体回転する主動歯車に、少なくとも１つの従動歯車を噛合させ、これら歯車の少なくとも１つに設けられた回転検出用のセンサ部の出力を基に、前記回転体の回転を検出する回転検出装置において、前記歯車の少なくとも１つに、噛合する相手の歯車の抜け止めとなるように鍔部を突接することにより、前記従動歯車の回転軸方向の移動を制限する。

本構成によれば、従動歯車の抜けを防止するにあたって、従動歯車を基板に接触させる必要がなくなる。このため、基板において電子部品の配置に制限が生じにくくなるので、基板の小型化が可能となる。よって、回転検出装置において装置サイズの小型化に寄与する。

前記回転検出装置において、前記鍔部は、複数の歯車と接触可能に形成されることにより、自身１つで複数の前記従動歯車の抜け止めを実現することが好ましい。
この構成によれば、複数の鍔部を設ける場合と比較して構造がシンプルになりやすい。これにより、回転検出装置において装置の組立性が良くなったり、製造コストを抑制できたりする。

前記回転検出装置において、前記従動歯車は、前記センサ部によって検知される被検知部を一体に備え、前記回転体の回転は、前記被検知部の回転に応じて変化する前記センサ部の出力を基に検出され、前記被検知部は磁石であり、前記センサ部は磁気センサであることが好ましい。

この構成によれば、広く一般に用いられる磁石および磁気センサによって従動歯車組立体の回転角度を求めることが可能となる。
前記回転検出装置において、前記鍔部は、前記歯車に一体となっていることが好ましい。

この構成によれば、従動歯車の抜けを防止するために鍔部を設けた場合でも、部品点数が増えないため製造コストの抑制に寄与する。
前記回転検出装置において、前記鍔部は、前記主動歯車に形成され、第１従動歯車及び第２従動歯車は、それぞれ当該主動歯車に噛合され、前記鍔部は、当該第１従動歯車及び第２従動歯車の両方の抜け止めとなるように形成されることが好ましい。

この構成によれば、前記主動歯車に設けた鍔部により前記第１従動歯車及び第２従動歯車の抜けを防止することが可能になる。
前記回転検出装置において、前記鍔部は、第１従動歯車に形成され、当該第１従動歯車は、前記主動歯車に噛合され、第２従動歯車は、当該第１従動歯車に噛合され、前記主動歯車は、前記鍔部に接触して前記第１従動歯車の抜け止めとして形成され、前記鍔部は、第２従動歯車の抜け止めとして形成されていることが好ましい。

この構成によれば、前記第１従動歯車に設けた鍔部により前記第１従動歯車及び第２従動歯車の抜けを防止することが可能になる。

本発明の回転検出装置では、装置サイズの小型化を可能にする。

第１実施形態である回転検出装置の分解斜視図。 第１実施形態である回転検出装置の収容部軸断面図。 第１実施形態において鍔部と従動歯車が接触している様子を示す断面図。 第２実施形態である回転検出装置の収容部軸断面図。

以下、本発明の第１実施形態として、車両におけるステアリングの回転を検出する回転検出装置を図１、２に従って説明する。
＜全体構造＞
図１に示すように、図示しない車両のステアリングに連結されたステアリングシャフト１には、ステアリングシャフト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、ステアリングシャフト１を回動可能に支持する側に固定された箱形状のケース３を備える。ケース３の内部には、ステアリングシャフト１に一体回動可能に外嵌された主動歯車４０と、主動歯車４０に噛合する第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０とがそれぞれ回動可能に支持されている。従って、ステアリングシャフト１が回転すると、主動歯車４０も一体的に回転し、それに伴って第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０も回転する。

＜ケース＞
ケース３には、上面が開口した有底箱形状のロアケース３１と、ロアケース３１の開口を閉じるアッパーケース３２とを備えている。ステアリングシャフト１は、ロアケース３１及びアッパーケース３２に各々貫設された挿通孔３３，３４に挿通されている。ケース３の収容部３０には、主動歯車４０、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０が配置されている。

＜ロアケース＞
ロアケース３１の底面において、挿通孔３３の周縁には、主動歯車４０の回動を案内する円環状の軸受け部３５が周方向一帯に形成されている。また、ロアケース３１の底面においては、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０の回動を案内する円環状の軸受け部３７，３９がそれぞれ形成されている。

＜アッパーケース＞
アッパーケース３２の挿通孔３４の周縁には、主動歯車４０の回動を案内する円環状の軸受け部３６が周方向一帯に形成されている。

＜主動歯車＞
主動歯車４０は、ロアケース３１の軸受け部３５とアッパーケース３２の軸受け部３６とによって、回動可能に支持されている。また、主動歯車４０は、ステアリングシャフト１に係合されることにより、これと同一軸心で回転する。すなわち、主動歯車４０は、ステアリングシャフト１と一体回転する。

＜第１従動歯車＞
第１従動歯車５０は、主動歯車４０と噛合するようにロアケース３１の軸受け部３７に回動可能に支持されている。第１従動歯車５０は、第２従動歯車６０とは歯数が異なるように形成されている。第１従動歯車５０の中心に形成された凹部５３には、第１従動歯車５０の回転検出用の被検知部５４（本例は第１磁石５４）が嵌め込むように取り付け固定されている。第１磁石５４は、例えば接着や溶着等の２次成形や圧入等によって第１従動歯車５０に形成され、第１磁石５４の磁界（磁束）を検出するセンサ部７１（本例は第１磁気センサ７１）と対向するように配置される。第１磁石５４は第１従動歯車５０と同軸で一体回転する。

＜第２の従動歯車＞
第２従動歯車６０は、主動歯車４０と噛合するようにロアケース３１の軸受け部３９に回動可能に支持されている。第２従動歯車６０の凹部６３には、第１従動歯車５０と同様に、第２従動歯車６０の回転検出用の被検知部６４（本例は第２磁石６４）が取り付けられている。第２磁石６４は、第２磁石６４の磁界（磁束）を検出するセンサ部７２（本例は第２磁気センサ７２）と対向するように配置されている。第２磁石６４は第２従動歯車６０と同軸で一体回転する。

＜基板＞
基板７０は、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０と対向するように配置されている。基板７０は、アッパーケース３２の内頂面の突起３８によって位置決めされ、アッパーケース３２に取り付け固定されている。基板７０には、第１磁気センサ７１及び第２磁気センサ７２が実装されている。また、基板７０には、マイクロコンピュータ等の電子部品（いずれも図示略）が形成されている。

＜回転検出機能＞
ステアリング操作時、ステアリングシャフト１が回転すると、それと一体に主動歯車４０が回転し、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０も回転する。本例の場合、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０は歯数が異なるので、これらは異なる回転数で回転する。このとき、第１磁気センサ７１及び第２磁気センサ７２は、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０の回転を、第１磁石５４及び第２磁石６４の磁界（磁束）によって検出し、これら回転に応じた検出信号を出力する。回転検出装置２のコントローラ（図示略）は、第１磁気センサ７１及び第２磁気センサ７２から入力した検出信号を基に、中立位置から左右方向に各々複数回転操作されるステアリングシャフト１の回転位置（回転角度）を演算する。そして、コントローラ（図示略）は、演算した回転位置の情報を他の機器に出力する。

＜鍔部による抜け防止構造＞
図１及び図２に示すように、回転検出装置２は、主動歯車４０に鍔部４１を設けて第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０の抜けを防ぐ抜け防止構造を備える。主動歯車４０には、噛合の相手の第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０の抜け止めとなる鍔部４１が突接されている。鍔部４１は、主動歯車４０の歯部より上方に、その歯部よりも回転半径方向に突出するように主動歯車４０と一体に形成されている。鍔部４１は、ステアリングシャフト１の軸回りに沿って周方向一帯に円環状をなしている。ここで、鍔部４１は、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０の表面５２，６２に接触可能となっている。

第１従動歯車５０は、裏面側がロアケース３１によって支持されることにより、第１従動歯車５０の回転軸方向における裏面側への移動が制限されている。また、第１従動歯車５０は、表面５２が主動歯車４０の鍔部４１と接触可能とすることにより、表面側への移動が鍔部４１によって制限されている。また、第２従動歯車６０も、第１従動歯車５０と同様の抜け防止構造が適用されている。

次に、図３を用いて、本実施例の回転検出装置２の作用及び効果を説明する。
図３に示すように、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０は、例えば回転軸方向の表面側（図３の矢印Ｋ方向）に移動する動きをとっても、主動歯車４０の鍔部４１に接触する構成をとっていることから、表面側への移動が制限される。このように、本例の場合、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０の抜け止めが、主動歯車４０の鍔部４１によって実現されている。

従って、基板７０は、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０と接触する箇所が存在しない。このため、基板７０は、電子部品の配置に制限がかからない。すなわち、基板７０が、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０と接触する場合と比較して、自由に電子部品（図示略）を形成するスペースを設けることができたり、効率的な配置にすることができたりする。その結果、基板７０ひいては回転検出装置２を小型化することが可能となる。

また、本実施形態において、主動歯車４０には、鍔部４１を一体に形成する構成とした。これにより、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０の抜け防止のために鍔部４１を設けた場合にも部品点数が増えないため、製造コストを抑制することができる。

また、本実施形態において、主動歯車４０の上部に一つだけ鍔部４１を設けた。この構成によれば、複数の鍔部を設けた場合と比較して、構造がシンプルになる。これにより、装置の組立性が良くなったり、製造コストを抑制したりすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して抜け防止構造の構成を変更した実施例である。従って、第１実施形態と同一の部材構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略し、異なる部分のみ詳述する。

図４に示すように、第１従動歯車５０の高さ方向（図４の紙面上下方向）の中央には、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０の抜け止めとなる鍔部５１が、第１従動歯車５０の軸回りに沿って周方向一帯に形成されている。この鍔部５１は、第１従動歯車５０の高さ方向中央において、歯部よりも回転半径方向に突出するように形成されている。鍔部５１は、円環状をなすとともに、第１従動歯車５０に一体形成されている。

第１従動歯車５０は、高さ方向の中段に位置する鍔部５１によって仕切られることにより、上段の歯部５５と下段の歯部５６とを備える。第１従動歯車５０の上段の歯部５５は、主動歯車４０と噛合し、第１従動歯車５０の下段の歯部５６は、第２従動歯車６０と噛合している。第１従動歯車５０の上段の歯部５５及び下段の歯部５６の歯数は同じであるが、第２従動歯車６０の歯数とは異なる。ステアリングシャフト１が回転して主動歯車４０が回ると、主動歯車４０の回転によって第１従動歯車５０が回り、第１従動歯車５０の回転によって第２従動歯車６０が回る動きをとる。

第１従動歯車５０は、第１従動歯車５０の鍔部５１が主動歯車４０の裏面４２と接触可能となっていることにより、回転軸方向の表面側への移動が制限されている。また、第２従動歯車６０は、第２従動歯車６０の表面６２が、第１従動歯車５０の鍔部５１と接触可能となっていることにより、回転軸方向の表面側への移動が制限されている。

さて、本例の場合、第１従動歯車５０は、例えば回転軸方向の表面側（図４の矢印Ｌ方向）に移動する動きをとっても、自身の鍔部５１が主動歯車４０の裏面４２に接触する構成をとっていることから、表面側への移動が制限される。よって、第１従動歯車５０の抜けが防止される。また、第２従動歯車６０は、例えば回転軸方向の表面側（図４の矢印Ｎ方向）に移動する動きをとっても、自身の歯部の表面６２が第１従動歯車５０の鍔部５１に接触する構成をとっていることから、表面側への移動が制限される。よって、第２従動歯車６０の抜けが防止される。

このように、本例においても、基板７０には、第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０と、接触する箇所が存在しないので、基板７０ひいては回転検出装置２を小型化することが可能となる。

また、本実施形態において、第１従動歯車５０には、鍔部５１を一体に形成する構成としたため、部品点数が増えず、製造コストを抑制することができる。
また、本実施形態において、第１従動歯車５０に一つだけ鍔部５１を設けた。この構成によれば、複数の鍔部を設けた場合と比較して、構造がシンプルになる。これにより、装置の組立性が良くなったり、製造コストを抑制したりすることができる。

なお、上述した実施形態は、以下のように変更して実施することができる。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。

・各実施形態において、回転検出は磁気を用いることに限定されない。例えば、光学式などの他の原理に基づく検出手段としてもよい。
・各実施形態において、回転検出用の被検知部及びセンサ部は、従動歯車に設けたが主動歯車に設けてもよい。

・各実施形態において、従動歯車の個数は２つに限定されず、少なくとも１つあれば、いくつでもよい。
・各実施形態において、ロアケース３１側に第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０が支持されていたが、この配置に限定されない。例えば、基板７０がロアケース３１の内底面に配置され、その上に第１磁気センサ７１及び第２磁気センサ７２、さらに上方に第１磁石５４及び第２磁石６４と第１従動歯車５０及び第２従動歯車６０という順に配置されてもよい。

・各実施形態において、鍔部４１，５１の大きさや形状は、限定されない。
・各実施形態において、鍔部４１，５１は、複数個設けられていてもよい。また、互いに噛み合う歯車のどちらか一方に設けられるのでもよいし、両方に設けられてもよい。

・各実施形態において、鍔部４１，５１には、歯部が兼ね備えられていてもよい。例えば、鍔部４１，５１の端面に歯部を備え、それが他の歯車と噛合するように配置されてもよい。

・各実施形態において、鍔部４１，５１は、歯車と一体でなくてもよい。従動歯車の回転軸方向の移動を制限する効果については、鍔部４１，５１が一体でなくても得ることができる。一方で、鍔部４１，５１が歯車と一体とすることは、部品点数の削減に有利である。

・第２実施形態において、第１従動歯車５０の上段の歯部５５及び下段の歯部５６の歯数は同じとしたが、これに限定されない。例えば、第１従動歯車５０の上段の歯部５５と、第１従動歯車５０の下段の歯部５６と、第２従動歯車６０とが、それぞれ異なる歯数でもよい。

・各実施形態において、基板７０の電子部品（図示略）はどのような配置としてもよい。例えば、基板７０のアッパーケース３２側に電子部品が配置されていてもよい。
・各実施形態において、主動歯車の回転を検出するセンサ部及び被検知部を設け、このセンサ部の出力を、回転検出の情報として用いてもよい。

・各実施形態において、従動歯車にスリットを形成し、このスリットに鍔部を挿し込む構造としてもよい。
次に、上述した実施形態やその変形例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に記載する。

（イ）回転体と一体回転する主動歯車に、少なくとも１つの従動歯車を噛合させ、これら歯車の少なくとも１つに設けられた回転検出用のセンサ部の出力を基に、前記回転体の回転を検出する回転検出装置において、前記歯車の少なくとも１つに、噛合する相手の歯車の抜け止めとなるように鍔部を突接することにより、前記従動歯車の回転軸方向の移動を制限し、且つ、前記従動歯車は、前記センサ部によって検知される被検知体を一体に備え、前記回転体の回転は、前記被検知部の回転に応じて変化する前記センサ部の出力を基に検出される回転検出装置。

１…ステアリングシャフト（被検出物）、２…回転検出装置、３…ケース、３１…ロアケース、３２…アッパーケース、４０…主動歯車、４１…鍔部、５０…第１従動歯車、５１…鍔部、６０…第２従動歯車、５４…第１磁石、６４…第２磁石、７０…基板、７１…第１磁気センサ、７２…第２磁気センサ。

Claims (6)

1. 回転体と一体回転する主動歯車に、少なくとも１つの従動歯車を噛合させ、これら歯車の少なくとも１つに設けられた回転検出用のセンサ部の出力を基に、前記回転体の回転を検出する回転検出装置において、
   前記歯車の少なくとも１つに、噛合する相手の歯車の抜け止めとなるように鍔部を突接することにより、前記従動歯車の回転軸方向の移動を制限する回転検出装置。
2. 前記鍔部は、複数の歯車と接触可能に形成されることにより、自身１つで複数の前記従動歯車の抜け止めを実現する
   請求項１に記載の回転検出装置。
3. 前記従動歯車は、前記センサ部によって検知される被検知部を一体に備え、
   前記回転体の回転は、前記被検知部の回転に応じて変化する前記センサ部の出力を基に検出され、
   前記被検知部は磁石であり、前記センサ部は磁気センサである
   請求項１または請求項２に記載の回転検出装置。
4. 前記鍔部は、前記歯車に一体となっている
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の回転検出装置。
5. 前記鍔部は、前記主動歯車に形成され、
   第１従動歯車及び第２従動歯車は、それぞれ当該主動歯車に噛合され、
   前記鍔部は、当該第１従動歯車及び第２従動歯車の両方の抜け止めとなるように形成される
   請求項２から請求項４のうちいずれか一項に記載の回転検出装置。
6. 前記鍔部は、第１従動歯車に形成され、
   当該第１従動歯車は、前記主動歯車に噛合され、
   第２従動歯車は、当該第１従動歯車に噛合され、
   前記主動歯車は、前記鍔部に接触して前記第１従動歯車の抜け止めとして形成され、前記鍔部は、第２従動歯車の抜け止めとして形成されている
   請求項２から請求項４のうちいずれか一項に記載の回転検出装置。