特許 6294684 回転角及び捻れ角検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6294684

(24)【登録日】2018年2月23日

(45)【発行日】2018年3月14日

(54)【発明の名称】回転角及び捻れ角検出器

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/10 20060101AFI20180305BHJP

   B62D 1/16 20060101ALI20180305BHJP

   G01L 3/12 20060101ALI20180305BHJP

   B62D 5/04 20060101ALN20180305BHJP

【ＦＩ】

   G01L3/10 305

   B62D1/16

   G01L3/12

   !B62D5/04

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-19001(P2014-19001)

(22)【出願日】2014年2月4日

(65)【公開番号】特開2014-153358(P2014-153358A)

(43)【公開日】2014年8月25日

【審査請求日】2016年11月10日

(31)【優先権主張番号】10 2013 001 829.3

(32)【優先日】2013年2月4日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】505441524

【氏名又は名称】ボーンズ、インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100117972

【弁理士】

【氏名又は名称】河崎 眞一

(74)【代理人】

【識別番号】100156030

【弁理士】

【氏名又は名称】辻本 孝臣

(74)【代理人】

【識別番号】100190713

【弁理士】

【氏名又は名称】津村 祐子

(72)【発明者】

【氏名】クリメンコ，ヴァレリ

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−０６７７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０９４１９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−２１５１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５８４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０２−５０２１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２９２２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１５２０３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ３／０４−３／１４

Ｇ０１Ｂ ７／３０

Ｂ６２Ｄ １／１６

Ｂ６２Ｄ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トーションバーにより互いに連結された第１シャフト部分及び第２シャフト部分と、
前記第２シャフト部分に連結された第１駆動輪と、
連結部材を介して前記第１駆動輪に連結された感知円板と、
前記感知円板の軸方向の変位を検出する検出器と、
前記第１駆動輪と回転係合する検出輪であって、その回転位置が検出される検出輪と、
第１コネクタ及び第２コネクタが設けられたダイヤフラムであって、前記第１コネクタは、直接又は間接的に前記第１シャフト部分に連結され、前記第２コネクタは、連結装置を介して前記感知円板に連結されており、軸方向には弾力性を有する一方で円周方向には硬い、ダイヤフラムと
を備え、
前記感知円板の前記軸方向の前記変位が、前記ダイヤフラムを介して伝達される、前記第１シャフト部分と前記第２シャフト部分との相対的な捻れによって生じる、回転角及び捻れ角検出器。

【請求項2】

前記連結部材は、長さ方向に硬い棒状の部材であり、その両端がそれぞれ、前記感知円板と前記第１駆動輪とに柔軟に連結されたものであるか、又は、前記長さ方向には硬い一方で可撓性を有するものである、請求項１に記載の回転角及び捻れ角検出器。

【請求項3】

前記連結部材は、螺子及び滑りガイドの少なくとも１つを含む機械的な強制ガイドにより形成されている、請求項１に記載の回転角及び捻れ角検出器。

【請求項4】

前記連結部材は、前記第１駆動輪に対して旋回ジョイントにより枢支された旋回てこにより形成されており、前記旋回てこの一端は、第１ジョイントを介して前記ダイヤフラムの前記第１コネクタに連結され、前記旋回てこの他端は、第２ジョイントにより直接又は間接的に前記感知円板に連結されている、請求項１に記載の回転角及び捻れ角検出器。

【請求項5】

前記旋回てこは、直角に配置されると共に互いに連結された２つの脚部を持つ、請求項４に記載の回転角及び捻れ角検出器。

【請求項6】

前記ダイヤフラムの前記第２コネクタは、漏斗状部材とガイドリングとにより前記感知円板に連結されている、請求項１〜５の何れか１つに記載の回転角及び捻れ角検出器。

【請求項7】

前記第１シャフト部分に連結された第２駆動輪を更に備え、
前記ダイヤフラムは、前記第２駆動輪と回転係合する従動輪に連結されている、請求項１に記載の回転角及び捻れ角検出器。

【請求項8】

前記ダイヤフラムの前記第２コネクタは、前記感知円板及び磁気ピンに連結された軸方向に変位可能なスリーブに連結されている、請求項７に記載の回転角及び捻れ角検出器。

【請求項9】

前記ダイヤフラムの前記第２コネクタは、螺子スリーブと磁気ピンとに連結され、前記螺子スリーブは、前記検出輪に連結されたねじ込みピンに連結されている、請求項７に記載の回転角及び捻れ角検出器。

【請求項10】

前記ダイヤフラムは、円状の内側リングと、それと同心に配置された円状の外側リングと、前記内側リングと前記外側リングとを連結する、放射線状に延びた複数のブリッジとを有する、請求項１〜９の何れか１つに記載の回転角及び捻れ角検出器。

【請求項11】

トーションバーを介して互いに連結された第１シャフト部分及び第２シャフト部分と、
前記第２シャフト部分に連結された第１駆動輪と、
前記第１シャフト部分に連結された第２駆動輪と、
前記第２駆動輪を介して間接的に前記第１シャフト部分に係合しており、円周方向及び軸方向の何れにおいても硬いダイヤフラムと、
前記第１駆動輪と回転係合する検出輪であって、その回転位置が検出される検出輪と、
前記第２駆動輪と回転係合する従動輪と、
前記従動輪に連結された磁気ピンと、
前記磁気ピンの軸方向の変位を検出する検出器と
を備え、
前記従動輪は、前記ダイヤフラムを介して、前記軸方向への変位可能に前記検出輪に連結されており、前記第１シャフト部分と前記第２シャフト部分との相対的な捻れが、前記従動輪の前記軸方向の変位を生じ、その変位に応じて前記磁気ピンが前記軸方向に変位する、回転角及び捻れ角検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は回転角及び捻れ角検出器に関する。
本発明の好ましい活用領域は、自動車のステアリングの分野であり、その分野では、ステアリングシャフトの回転角だけでなく、捻りモーメントに影響を及ぼすステアリングシャフトに働く力も測定されるべきである。この捻りモーメントは、ステアリングシャフトの２つシャフト部分の間に配置されたトーションバーの捻れ角として測定される。トーションバーに関する他のパラメーターは、よく知られている。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、トーションバーを持つ電動式パワーステアリングに用いられるトルクセンサが開示されている。ここで、トーションバーの両端は、円筒形のスリーブに連結されており、スリーブの各々は、トーションバーの半分程度を包囲している。両スリーブは、互いに向き合った端にて輪縁を支え、各輪縁は、可撓性のブリッジを介して中空円筒状のリングに連結されている。そのリングは、トーションバーの両端が相対的に捻れたときに軸方向において変位し、その変位が、中空円筒状のリングに付属されたセンサコイルにより検出される。

【0003】

より一般的に言えば、２つのシャフト部分の相対的な捻れは、機械的な連結により、軸方向の直線的な動きに変換される。この一般的な原則は、特許文献２〜１１でも知られている。特許文献２及び３では、滑りガイドが使用されている。特許文献４では、ばねのような弾性部材が、可撓性のブリッジと共に示されている。特許文献５では、コイルばねを使った連結器と滑りガイドの検出器部材が示されている。特許文献６では、テコ棒装置がトランスミッターリングを移動させる。特許文献７では、二つの環状円板がばねによって互いに連結されている。特許文献８及び９では、滑りガイドが使用されている。回転角及び捻れ角を同時に測定するために、歯車、磁石及び磁気センサを使用することは、例えば特許文献１２から知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】独国特許出願公開第３８０２６８４号明細書

【特許文献2】欧州特許出願公開第２１０８９３２号明細書

【特許文献3】米国特許第８１０９１５６号明細書

【特許文献4】米国特許第５１１５６８５号明細書

【特許文献5】米国特許第２２６００３６号明細書

【特許文献6】米国特許第５１６５２８８号明細書

【特許文献7】米国特許第４９０７４６１号明細書

【特許文献8】米国特許第４８０９５５７号明細書

【特許文献9】米国特許第６３７０９６８号明細書

【特許文献10】米国特許第６８５４３２２号明細書

【特許文献11】米国特許第５３５３６８４号明細書

【特許文献12】欧州特許出願公開第１４２６７５０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、回転角及び捻れ角を同時に測定するための検出器は、機械的に非常に複雑である。

【0006】

そこで本発明の目的は、上述した回転角及び捻れ角検出器を簡略化すると共に、正確な測定結果を維持することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。本発明の有益な形態及び更なる改良は、従属項に開示されている。

【0008】

本発明に係る回転角及び捻れ角検出器は、第１シャフト部分と、第２シャフト部分と、第１駆動輪と、感知円板と、検出器と、検出輪と、ダイヤフラムとを備える。第１シャフト部分及び第２シャフト部分は、トーションバーにより互いに連結されている。第１駆動輪は、第２シャフト部分に連結されている。感知円板は、連結部材を介して第１駆動輪に連結されている。検出器は、感知円板の軸方向の変位を検出する。検出輪は、第１駆動輪と回転係合する検出輪であって、その回転位置が検出される。ダイヤフラムには、第１コネクタ及び第２コネクタが設けられており、第１コネクタは、直接又は間接的に第１シャフト部分に連結され、第２コネクタは、連結装置を介して感知円板に連結されている。又、ダイヤフラムは、軸方向には弾力性を有する一方で円周方向には硬い。そして、感知円板の軸方向の変位が、第１シャフト部分と第２シャフト部分との相対的な捻れによって生じる。ここで、ある方向に対して「硬い」とは、その方向について弾力性を持たず、殆ど伸縮しないか、或いは伸縮不可能であることを意味する。以下、ある方向に対して「硬い」という意味については、同様である。

【0009】

本発明の基本的な着想は、円周方向には遠くへ行くほど円周方向は硬くなり、軸方向には柔軟なリング状のダイヤフラムを使用することにある。このダイヤフラムは、感知円板が更なる環状円板と反対側で係合しているのと同じ様に、第１シャフト部分と係合している。この環状円板は、第２シャフト部分と係合している。この係合により、感知円板は、軸方向に変位可能である。感知円板の軸方向の位置は、検出器により検出される。第２シャフト部分の回転位置は、検出輪によって検知され、その検出輪の回転位置は、検出器により検出される。環状円板と検出輪とは、互いに係合する歯車である。

【0010】

上記回転角及び捻れ角検出器の好ましい具体的構成において、連結部材は、長さ方向に硬い棒状の部材であり、その両端がそれぞれ、感知円板と第１駆動輪とに柔軟に連結されたものである。ここで、「柔軟な連結」には、連結部材が、感知円板及び第１駆動輪に対してヒンジにより連結される場合が含まれる。連結部材は、長さ方向には硬い一方で可撓性を有するものであってもよい。例えば、連結部材は、柔軟で曲げることが可能である一方で長さ方向には伸縮不可能な帯状素材である。

【0011】

上記回転角及び捻れ角検出器の好ましい具体的構成において、連結素材は、機械的な強制ガイドによってガイドされている。その強制ガイドは、好ましくは、螺子又は滑りガイドとして形成される。

【0012】

上記回転角及び捻れ角検出器の好ましい具体的構成において、連結部材は、第１駆動輪に対して旋回ジョイントにより枢支された旋回てこにより形成されており、旋回てこの一端は、第１ジョイントを介してダイヤフラムの第１コネクタに連結され、旋回てこの他端は、第２ジョイントにより直接又は間接的に感知円板に連結されている。より好ましくは、旋回てこは、直角に配置されると共に互いに連結された２つの脚部を持つ。

【0013】

上記回転角及び捻れ角検出器の好ましい具体的構成において、ダイヤフラムの第２コネクタは、漏斗状部材とガイドリングとにより感知円板に連結されている。

【0014】

上記回転角及び捻れ角検出器の好ましい具体的構成において、回転角及び捻れ角検出器は、第１シャフト部分に連結された第２駆動輪を更に備え、ダイヤフラムは、第２駆動輪と回転係合する従動輪に連結されている。そして、ダイヤフラムの第２コネクタは、感知円板及び磁気ピンに連結された軸方向に変位可能なスリーブに連結されていることが好ましい。磁気ピンには、更に検出器が配置されている。

【0015】

上記回転角及び捻れ角検出器の好ましい具体的構成において、ダイヤフラムの第２コネクタは、螺子スリーブと磁気ピンとに連結され、螺子スリーブは、検出輪に連結されたねじ込みピンに連結されている。

【0016】

本発明に係る回転角及び捻れ角検出器は、第１シャフト部分と、第２シャフト部分と、第１駆動輪と、第２駆動輪と、ダイヤフラムと、検出輪と、従動輪と、磁気ピンと、検出器とを備える。第１シャフト部分及び第２シャフト部分は、トーションバーを介して互いに連結されている。第１駆動輪は、第２シャフト部分に連結されている。第２駆動輪は、第１シャフト部分に連結されている。ダイヤフラムは、円周方向及び軸方向の何れにおいても硬く、第２駆動輪を介して間接的に第１シャフト部分に係合している。検出輪は、第１駆動輪と回転係合する検出輪であって、その回転位置が検出される。従動輪は、第２駆動輪と回転係合している。磁気ピンは、従動輪に連結されている。検出器は、磁気ピンの軸方向の変位を検出する。従動輪は、ダイヤフラムを介して、軸方向への変位可能に検出輪に連結されており、第１シャフト部分と第２シャフト部分との相対的な捻れが、従動輪の軸方向の変位を生じ、その変位に応じて磁気ピンが軸方向に変位する。

【0017】

従動輪と検出輪との間の係合には、上述したバリエーションが使用される。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る回転角及び捻れ角検出器によれば、従来の回転角及び捻れ角検出器よりも簡略化され、それにも拘らず正確な測定結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態に係る回転角及び捻れ角検出器を、部分的に破断して示した斜視図である。

【図2】第１変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を、部分的に破断して示した斜視図である。

【図3】第２変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を示した斜視図である。

【図4】第３変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を示した斜視図である。

【図5】第４変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を示した斜視図である。

【図6】第５変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を示した斜視図である。

【図7】第６変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を示した斜視図である。

【図8】ダイヤフラムの具体例を示した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態について、図面に沿って具体的に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る回転角及び捻れ角検出器を、部分的に破断して示した斜視図である。第１シャフト部分１と、これと同軸の第２シャフト部分２とは、トーションバー３により互いに連結されている。第１シャフト部分１と第２シャフト部分２とが互いに相対的に捻れると、これに伴って、第１シャフト部分１と第２シャフト部分２との間に働く捻りモーメント、即ち第１シャフト部分１と第２シャフト部分２とに働くトルクにより、トーションバー３が捻られる。

【0021】

第１シャフト部分１には、第１ダイヤフラムリング４が固定されている。これと同心の、第１ダイヤフラムリング４より直径が大きい第２ダイヤフラムリング５が、ダイヤフラム６を介して第１ダイヤフラムリング４に連結されている。第１ダイヤフラムリング４及び第２ダイヤフラムリング５は、ダイヤフラム６の第１及び第２コネクタとなっている。ダイヤフラム６は、軸方向に柔軟である一方で外周方向には頑強である（硬い）ため、第１シャフト部分１の回転は、第１ダイヤフラムリング４とダイヤフラム６とを介して、第２ダイヤフラムリング５に伝達される。従って、第２ダイヤフラムリング５は、第１シャフト部分１の回転に対して即座に追随する。ここで、ある方向に対して「柔軟である」とは、その方向について、弾力性又は可撓性を有するか、或いは変形可能であることを意味する。以下、ある方向に対して「柔軟である」という意味については、同様である。

【0022】

第２ダイヤフラムリング５は、漏斗状部材７と、第２シャフト部分２と同心に配されたガイドリング８とを介して、感知円板９に連結されている。ここで、感知円板９は、軸方向への変位可能に、第２シャフト部分２にガイドされている。感知円板９は、第１シャフト部分１と共に同様に回転する。漏斗状部材７は、トーションバー３に対して軸方向に橋を架けている。

【0023】

感知円板９には、固定された支持具１１に取り付けられた検出器１０が添装されている。具体的には、感知円板９は、帯磁した磁石板であり、検出器１０は、感知円板９の軸方向の位置に応じて電気信号を生成する磁気検出器である。

【0024】

上述した様に、感知円板９は、ダイヤフラム６が軸方向に柔軟であるため、軸方向に変位可能である。第１シャフト部分１と第２シャフト部分２との間に相対的な捻転が生じた際に軸方向の変位が生じる様に、感知円板９を環状円板１３と連結する複数の連結部材１２が設けられている。環状円板１３は、第２シャフト部分２にしっかりと結合されており、第２シャフト部分２と共に回転する一方で軸方向へは変位することが出来ない。ここで、連結部材１２の各々は、両端にジョイント１４及び１５を持ったバーであり、これらにより、連結部材１２は、感知円板９と環状円板１３とを互いに連結している。ジョイント１４及び１５は、例えばヒンジの機能を持っており、連結部材１２を、感知円板９及び環状円板１３に対して柔軟に連結する。勿論、上記バー並びにジョイント１４及び１５の代わりに、長さ方向において伸縮不可能である一方で、屈曲又は撓むことが可能な連結部材が使用されてもよい。

【0025】

トーションバー３が捻れを生じることなく第１シャフト部分１及び第２シャフト部分２が同時に回転すると、感知円板９及び環状円板１３も同時に回転し、感知円板９は、軸方向においてニュートラルな留置位置に置かれる。

【0026】

一方、第１シャフト部分１及び第２シャフト部分２が互いに相対的に捻られると、感知円板９及び環状円板１３も互いに相対的に捻られ、感知円板９は、柔軟なダイヤフラム６及び連結部材１２の存在により、第１シャフト部分１及び第２シャフト部分２の間の捻れ角に応じて軸方向へ変位する。このとき、変位する距離は、捻れ角の関数で表される。よって、感知円板９は、ニュートラルな留置位置から、上記捻れ角の関数で表される距離を軸方向へ変位する。この変位は、検出器１０によって検出され、電気信号として出力される。ここで、上述した捻れ角に対する軸方向の変位を表す関数は、余弦関数又は正弦関数である。それゆえ、捻れ角が小さい場合でさえも十分に大きな軸方向の変位が生じるので、図１に示す様に、ニュートラルな位置にある連結部材１２が、中心軸２１に対してある傾角以下の角度で斜めに配置されていることは、合目的的である。

【0027】

第２シャフト部分２の絶対回転位置は、環状円板１３に回転係合された２つの検出輪１６及び１８によって測定される。環状円板１３は、駆動輪であり、実際には歯車である。又、２つの検出輪１６及び１８は、環状円板１３により形成された歯車と噛み合う歯車である。検出輪１６及び１８にはそれぞれ、これらの回転位置を検出する検出器１７及び１９が添装されている。例えば、２つの検出輪１６及び１８は磁化されている。検出器１７及び１９はそれぞれ、磁気センサであり、検出輪１６及び１８の回転位置に応じた電気出力信号を生じる。２つの検出輪１６及び１８は、従来の手法で３６０°以上の捻れ角をも測定するために、互いに異なる直径を持ち、歯車である場合には互いに異なった歯数を持っている。小さい方の検出輪は、例えば３６０°までの回転角を検出し、一方、大きい方の検出輪は、例えば第２シャフト部分２の３回の全回転、つまり３６０°の３倍の基準測定範囲内で、１回の全回転をする様に設計されており、第２シャフト部分がどの全回転（周期）にあるのかを決定することが出来る。

【0028】

２つの検出器１７及び１９は、検出輪１６及び１８の回転軸２２及び２３が軸受けされた、これらに共通な検出器受け台２０に取り付けられていてもよい。検出器受け台２０は、固定されている。

【0029】

２つの検出輪１６及び１８は、例えば、ｎ×３６０°の全測定範囲を通して、一方の検出輪がｍ回の回転を行い、他方の検出輪がｍ＋１回の回転を行うといった、違った態様で設計されてもよい。

【0030】

通常、検出器１７及び１９として、磁気センサが使われる。しかし、光学センサを使用することも可能であり、この場合、感知円板９並びに検出輪１６及び１８は、光学センサに対応させて、光学的に読み取り可能な標示を持つことになる。

【0031】

尚、上述されている「軸方向」や「同軸」などの用語は、中心軸２１を基準としたものであり、その中心軸２１は、第１シャフト部分１、第２シャフト部分２、トーションバー３、第１ダイヤフラムリング４、第２ダイヤフラムリング５、ダイヤフラム６、感知円板９、及び環状円板１３についての回転軸でもある。

【0032】

次に、上述した回転角及び捻れ角検出器の変形例について、図面に沿って説明する。
＜第１変形例＞
図２は、第１変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を、部分的に破断して示した斜視図である。第１変形例は、感知円板９の軸方向の変位が、スクリュー螺子２５により生じるという点で、図１に示される実施形態と本質的に相違している。スクリュー螺子２５は、ガイドリング８と、第２シャフト部分２にしっかり連結された螺子スリーブ２６との間に設けられている。螺子スリーブ２６は雄螺子であり、ガイドリング８は、これに適合する雌螺子である。第１シャフト部分１及び第２シャフト部分２の間に相対的な捻れが生じた際、ガイドリング８及び感知円板９は、スクリュー螺子２５に起因して軸方向に変位し、この変位が検出器１０により検出される。又、この軸方向の変位は、ダイヤフラム６により可能となっている。

【0033】

螺子に代えて、滑りガイドが使用されてもよい。例えば、螺子スリーブ２６の１つ又は複数の溝にガイドされる１つ又は複数のガイドピンが、ガイドリング８に設けられていてもよい。

【0034】

＜第２変形例＞
図３は、第２変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を示した斜視図である。第２変形例において、旋回てこ２７により第２ダイヤフラムリング５と感知円板９とが連結されている。ここで、旋回てこ２７は、ジョイント２８及び２９を介して、第２ダイヤフラムリング５と、軸方向に変位可能な環状円板８ａとに連結されている。旋回てこ２７は、中心軸２１に平行なニュートラルな位置で中心軸２１に平行に延びることになる脚部３１を持ち、その脚部３１の自由端は、ジョイント２８を介して第２ダイヤフラムリング５に連結されている。第２脚部３２は、脚部３１と略垂直となる様に脚部３１に対してしっかりと連結されており、その第２脚部３２の自由端は、ジョイント２９を介して環状円板８ａに連結されている。脚部３１は、旋回ピン３０により環状円板１３に旋回可能に枢支されており、環状円板１３は、第２シャフト部分２に対してしっかりと固定されている。

【0035】

これにより、図１に示される実施形態に比べて、第１シャフト部分１と第２シャフト部分２との間に捻れが生じた場合、環状円板８ａ、並びに、これに連結されたガイドリング８及び感知円板９には、より大きな変位が生じる。なぜなら、ジョイント２８の旋回時に、ジョイント２９及び第２脚部３２の末端が、２つの脚部３１及び３２の共通の接続点３３に比べて軸方向に大きく動くといった「並進」を、旋回てこ２７が生じるからである。

【0036】

具体的には、環状円板１３にはスリット３４が設けられ、脚部３１は、スリット３４に通された状態で旋回ピン３０より支持されている。円周方向についてのスリット３４の長さは、全捻れ領域において脚部３１が支障なく旋回可能となる様に定められている。

【0037】

本変形例においても、環状円板１３は、回転に耐えられる様に第２シャフト部分２に連結されており、軸方向において第２ダイヤフラムリング５と環状円板８ａの間に配置されている。環状円板８ａ、ガイドリング８、及び感知円板９は、第２シャフト部分２に対して相対的に軸方向へ変位することが可能である一方で、互いにはしっかりと連結されている。２つの検出輪１６及び１８は、図１に示されるのと同様にして、第２シャフト部分２にしっかりと連結された環状円板１３により動かされる。

【0038】

＜第３変形例＞
図４は、第３変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を示した斜視図である。第３変形例において、第１シャフト部分１及び第２シャフト部分２には、駆動輪４０及び環状円板１３がそれぞれ連結されており、それらの間にトーションバー３がしっかりと固定されている。環状円板１３は、２つの検出輪１６及び１８を動かし、検出輪１６及び１８は、第２シャフト部分２の回転角を算出するために、上記実施形態で用いられた方法と同じ方法で用いられる。第１シャフト部分１に連結された駆動輪４０は、検出輪１６と同軸に配置されると共に回転軸２２周りに回転可能な従動輪４２を動かす。従動輪４２は、ダイヤフラム６を介して、従動輪４２の回転軸２２に対して相対的に軸方向へ変位することが可能な軸受けリング４４に連結されている。軸受けリング４４は、これも同様に回転軸２２に対して相対的に軸方向へ変位することが可能な磁気ピン４５に連結されている。磁気ピン４５と対向して磁気検出器１０が配され、磁気検出器１０は、固定された支持具１１に取り付けられている。従動輪４２は、外側軸受け４８により、回転軸２２に対する軸方向への相対的な変位が不可能となる様に保持されている。ダイヤフラム６に連結された軸受けリング４４は、環状円板４７に連結されており、環状円板４７は、図１に示される実施形態と同様にして、連結部材１２により検出輪１６に連結されている。環状円板４７は、ダイヤフラム６の存在により、回転方向についての従動輪４２の回転位置に応じて即座に反応する。検出輪１６は、軸方向への移動が不可能となる様に外側軸受け４６に保持されており、環状円板４７は、軸方向に変位することが出来ない検出輪１６と連結されているために軸方向へ移動し、これにより磁気ピン４５を軸方向へ移動させることが出来る。第１シャフト部分１と第２シャフト部分２との相対的な捻れにより、磁気ピン４５は軸方向に変位し、この変位を磁気検出器１０が検出すると共に、磁気検出器１０は、捻れに応じた信号を出力する。図１に示される実施形態と同様、環状円板４７は、図１の感知円板９に基づいて感知円板として設計されてもよく、その際、検出器１０は、環状円板４７と対向して配置され、環状円板４７の軸方向の位置を読み取る。

【0039】

環状円板１３の直径と駆動輪４０の直径とは同じであり、これらが歯車である場合、それらの歯数は同じである。同様に、検出輪１６及び従動輪４２の直径又は歯数は同じである。

【0040】

短く要約すると、第３変形例においては、第１シャフト部分１及び第２シャフト部分２の中心軸２１に平行である回転軸２２を共有する検出輪１６及び従動輪４２に対して、図１に示されるダイヤフラム６及び連結部材１２により構築された連結の原理が適用されている。

【0041】

＜第４変形例＞
図５は、第４変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を示した斜視図である。第４変形例は、次の点で、図４に示される第３変形例と相違している。従動輪４２は、外側軸受け４８によって保持されておらず、従動輪４２は、円周方向及び軸方向の何れにおいても硬いダイヤフラム６’と連結部材１２とを介して、軸方向への移動が不可能な検出輪１６に連結されている。これにより、従動輪４２は、上記共通の回転軸２２に対して相対的に軸方向へ移動することが出来る。磁気ピン４５は、従動輪４２にしっかりと連結されている。従動輪４２の軸方向についての高さは、軸方向に変位した場合でも常に駆動輪４０との係合が維持される高さである。

【0042】

＜第５変形例＞
図６は、第５変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を示した斜視図である。第５変形例は、図４に示される第３変形例に類似しており、第３変形例に対して、図２に示される第１変形例に用いられたスクリューによる連結の原理が適用されたものである。検出輪１６及び従動輪４２はそれぞれ、共通の回転軸２２に対して軸方向への移動が不可能となる様に、外側軸受け４６及び４８により保持されている。

【0043】

従動輪４２は、ダイヤフラム６を介して、雌螺子が設けられた螺子スリーブとして設計された、軸方向に変位可能な軸受けリング４４に連結されている。軸受けリング４４は、磁気ピン４５に連結されている。これにより、軸受けリング４４と磁気ピン４５とは、回転軸２２に対して相対的に軸方向へ変位することが出来る。検出輪１６は、ねじ込みピン４９に連結されており、そのねじ込みピン４９は、軸受けリング４４の雌螺子と係合する雄螺子を持つ。検出輪１６及びねじ込みピン４９は、軸方向への変位が不可能となる様に、外側軸受け４６により保持されている。従動輪４２と検出輪１６との間に相対的な捻れが生じた際には、軸受けリング４４は、ねじ込みピン４９との螺子結合のために軸方向へ移動し、これにより磁気ピン４５の軸方向の位置が、検出器１０により検出される。

【0044】

＜第６変形例＞
図７は、第６変形例に係る回転角及び捻れ角検出器を示した斜視図である。第６変形例において、図５に示される第４変形例と類似して、従動輪４２は、円周方向及び軸方向の何れにおいても硬いダイヤフラム６’により、磁気ピン４５と共に軸方向へ変位することが出来る。検出輪１６は、軸方向への変位が不可能である。又、検出輪１６は、ねじ込みピン４９を持ち、そのねじ込みピン４９は、従動輪４２の軸受けリング４４に係合している。軸受けリング４４は、これに対応する雌螺子を持ち、従動輪４２にしっかりと連結されている。磁気ピン４５も又、軸受けリング４４にしっかりと連結されている。よって、検出輪１６と従動輪４２との間に相対的な捻れが生じた際には、従動輪４２は、軸受けリング４４及び磁気ピン４５と共に軸方向へ移動し、これにより磁気ピン４５の軸方向の位置が、検出器１０により検出される。

【0045】

＜ダイヤフラム＞
図８は、ダイヤフラム６の具体例を示した斜視図である。図８に示す様に、ダイヤフラム６は、円状の内側リング５０と、それと同心に配置された円状の外側リング５１と、内側リング５０と外側リング５１とを結ぶ、放射線状に延びた複数のブリッジ５２とを有している。内側リング５０及び外側リング５１は、ダイヤフラム６のコネクタ５３及び５４をそれぞれ形成している。ダイヤフラム６は、例えば、ばね鋼などの可撓性を有する素材からなる平らなプレートを型抜きしたものである。内側リング５０と外側リング５１とは、円周方向についての上述した形状のために、互いにしっかりと連結されており、その一方で、内側リング５０と外側リング５１とは、軸方向においてブリッジ５２を通じて互いに相対的に移動することが出来る。

【0046】

尚、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ 第１シャフト部分
２ 第２シャフト部分
３ トーションバー
４ 第１ダイヤフラムリング
５ 第２ダイヤフラムリング
６ ダイヤフラム
６’ ダイヤフラム
７ 漏斗状部材
８ ガイドリング
８ａ 環状円板
９ 感知円板
１０ （磁気）検出器
１１ 支持具
１２ 連結部材
１３ 環状円板
１４、１５ ジョイント
１６、１８ 検出輪
１７、１９ 検出器
２０ 検出器受け台
２１ 中心（回転）軸
２２、２３ 回転軸
２５ スクリュー螺子
２６ 螺子スリーブ
２７ 旋回てこ
２８、２９ ジョイント
３０ 旋回ピン
３１、３２ 脚部
３３ 接続点
３４ スリット
４０ 駆動輪
４２ 従動輪
４４ 軸受けリング
４５ 磁気ピン
４６、４８ 外側軸受け
４７ 環状円板
４９ ねじ込みピン
５０ 内側リング
５１ 外側リング
５２ ブリッジ
５３、５４ コネクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】