特開 2022-99400 多回転検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022099400

(43)【公開日】2022-07-05

(54)【発明の名称】多回転検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/245 20060101AFI20220628BHJP

   G01D 5/04 20060101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

G01D5/245 110R

G01D5/04 C

G01D5/245 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020213140

(22)【出願日】2020-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】特許業務法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉本 千明

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077AA28

2F077AA43

2F077CC02

2F077CC07

2F077DD05

2F077FF14

2F077JJ01

2F077JJ05

2F077QQ15

2F077QQ17

2F077VV02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】多回転検出装置のさらなる小型軽量化およびコストダウンを実現する。
【解決手段】互いに同軸に設けられ歯数の異なる第１主動歯車４１および第２主動歯車５１と、互いに同軸に設けられ歯数の異なる第１従動歯車４２および第２従動歯車５２と、交流磁場（磁場）を発生する磁場発生コイル３０と、支持軸２２の軸方向において磁場発生コイル３０が発生する交流磁場を部分的に遮蔽する第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄとを有し、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場の遮蔽部分が、第１従動歯車４２と第２従動歯車５２との相対回転により変化され、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場の遮蔽部分の変化に伴う誘導起電力の変化を検出するセンサ素子ＳＥを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸の１回転以上の回転を検出する多回転検出装置であって、
同軸に設けられ、かつ前記回転軸と一体に回転する、互いに歯数の異なる第１主動歯車および第２主動歯車と、
同軸に設けられ、かつ前記第１主動歯車および前記第２主動歯車にそれぞれ噛み合わされる、互いに歯数の異なる第１従動歯車および第２従動歯車と、
前記第１従動歯車および前記第２従動歯車を回転自在に支持する支軸を備えるベース部材に設けられ、磁場を発生する磁場発生コイルと、
前記第１従動歯車および前記第２従動歯車にそれぞれ設けられ、前記支軸の軸方向において前記磁場を部分的に遮蔽する第１金属部材および第２金属部材と、
を備え、
前記第１金属部材および前記第２金属部材による前記磁場の遮蔽部分が、前記第１従動歯車と前記第２従動歯車との相対回転により変化され、前記磁場の遮蔽部分の変化に伴う誘導起電力の変化を検出するセンサ素子を備えた、
多回転検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の多回転検出装置において、
前記第１主動歯車，前記第２主動歯車，前記第１従動歯車および前記第２従動歯車のモジュールが、それぞれ同じ値である、
多回転検出装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の多回転検出装置において、
前記第１主動歯車のピッチ円半径をＤ１とし、
前記第１従動歯車のピッチ円半径をＤ２とし、
前記第２主動歯車のピッチ円半径をＤ３とし、
前記第２従動歯車のピッチ円半径をＤ４とし、
前記第１主動歯車の歯数をＺ１とし、
前記第２主動歯車の歯数をＺ２としたときに、
Ｄ１＋Ｄ２＝Ｄ３＋Ｄ４，Ｄ１／Ｄ２≠Ｄ３／Ｄ４およびＺ１≠Ｚ２の全ての式を満たす、
多回転検出装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３の何れか１項に記載の多回転検出装置において、
前記第１金属部材および前記第２金属部材がそれぞれ半円の金属板であって、半円の前記第１金属部材および前記第２金属部材の中心と、前記第１従動歯車および前記第２従動歯車の中心と、がそれぞれ一致している、
多回転検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転軸の１回転以上の回転を検出する多回転検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車等の車両には、横滑り防止装置（Electronic Stability Control）やステアリングを自動操舵する駐車支援システム等を精度良く作動させるために、操舵角センサが設けられている。操舵角センサは、ステアリングシャフトに設けられ、ステアリングホイールの回転角度を検出する。

【0003】

操舵角センサに用いられる回転角度検出装置（多回転検出装置）が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された多回転検出装置には、ステアリングシャフト（回転軸）の軸方向に並べられた第１および第２の主動歯車部（主動歯車）が設けられている。また、ステアリングシャフトの径方向外側には、第１の主動歯車部に噛み合わされる第１の従動歯車および第２の主動歯車部に噛み合わされる第２の従動歯車が設けられている。

【0004】

そして、第１および第２の主動歯車部は、それぞれ同軸に設けられており、かつ互いに異なる歯数を有している。これに対し、第１および第２の従動歯車は、それぞれ異なる軸に設けられており、かつ互いに同一の歯数を有している。また、第１および第２の従動歯車には、それぞれ磁石が装着され、これらの磁石の対向部分には、第１および第２の磁気検出素子が設けられている。

【0005】

これにより、ステアリングシャフト（第１および第２の主動歯車部）の回転に伴い、第１および第２の従動歯車に回転数差が生じる。そして、コントローラは、第１および第２の従動歯車の回転数差の増加あるいは減少を検出することにより、ステアリングシャフトの１回転以上の回転、すなわち多回転を検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－２３４５７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上述の特許文献１に記載された技術は、第１および第２の主動歯車部で共通の１つの軸と、第１および第２の従動歯車でそれぞれ個別の２つの軸とで、合計３つの軸を有していた。これに加えて、第１および第２の従動歯車に設けた磁石同士の磁力が互いに影響しないようにするために、それぞれの磁石を近接配置するのが難しかった。よって、主動歯車の径方向外側でかつ主動歯車の周方向において比較的大きなスペース、すなわち一対の従動歯車を設けるスペースが必要となっていた。

【0008】

また、第１および第２の従動歯車に設けたそれぞれの磁石に対応させて、第１および第２の磁気検出素子（合計２つ）が必要であり、製造コストの上昇を招くばかりか、第１および第２の磁気検出素子を実装する基板のさらなる小型化には限界があった。

【0009】

本発明の目的は、多回転検出装置のさらなる小型化を可能にすることである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様では、回転軸の１回転以上の回転を検出する多回転検出装置であって、同軸に設けられ、かつ前記回転軸と一体に回転する、互いに歯数の異なる第１主動歯車および第２主動歯車と、同軸に設けられ、かつ前記第１主動歯車および前記第２主動歯車にそれぞれ噛み合わされる、互いに歯数の異なる第１従動歯車および第２従動歯車と、前記第１従動歯車および前記第２従動歯車を回転自在に支持する支軸を備えるベース部材に設けられ、磁場を発生する磁場発生コイルと、前記第１従動歯車および前記第２従動歯車にそれぞれ設けられ、前記支軸の軸方向において前記磁場を部分的に遮蔽する第１金属部材および第２金属部材と、を備え、前記第１金属部材および前記第２金属部材による前記磁場の遮蔽部分が、前記第１従動歯車と前記第２従動歯車との相対回転により変化され、前記磁場の遮蔽部分の変化に伴う誘導起電力の変化を検出するセンサ素子を備える。

【0011】

本発明の他の態様では、前記第１主動歯車，前記第２主動歯車，前記第１従動歯車および前記第２従動歯車のモジュールが、それぞれ同じ値である。

【0012】

本発明の他の態様では、前記第１主動歯車のピッチ円半径をＤ１とし、前記第１従動歯車のピッチ円半径をＤ２とし、前記第２主動歯車のピッチ円半径をＤ３とし、前記第２従動歯車のピッチ円半径をＤ４とし、前記第１主動歯車の歯数をＺ１とし、前記第２主動歯車の歯数をＺ２としたときに、Ｄ１＋Ｄ２＝Ｄ３＋Ｄ４，Ｄ１／Ｄ２≠Ｄ３／Ｄ４およびＺ１≠Ｚ２の全ての式を満たす。

【0013】

本発明の他の態様では、前記第１金属部材および前記第２金属部材がそれぞれ半円の金属板であって、半円の前記第１金属部材および前記第２金属部材の中心と、前記第１従動歯車および前記第２従動歯車の中心と、がそれぞれ一致している。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、多回転検出装置の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る多回転検出装置の概要を示す図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【図3】ベース部材の磁場発生コイルを示す図である。

【図4】第１歯車セットを示す図である。

【図5】第２歯車セットを示す図である。

【図6】第１歯車セットおよび第２歯車セットを構成する４つの歯車の歯数の例を示す表である。

【図7】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、磁場発生コイルの扇形露出部の内角の変化を説明する図である。

【図8】回転軸の回転角度の変化（横軸）に対する扇形露出部の内角の変化（縦軸）を説明するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

【0017】

図１は本発明に係る多回転検出装置の概要を示す図を、図２は図１のＡ－Ａ線に沿う断面図を、図３はベース部材の磁場発生コイルを示す図を、図４は第１歯車セットを示す図を、図５は第２歯車セットを示す図を、図６は第１歯車セットおよび第２歯車セットを構成する４つの歯車の歯数の例を示す表を、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は磁場発生コイルの扇形露出部の内角の変化を説明する図を、図８は回転軸の回転角度の変化（横軸）に対する扇形露出部の内角の変化（縦軸）を説明するグラフをそれぞれ示している。

【0018】

図１および図２に示される多回転検出装置１０は、回転軸１１の１回転以上の回転（多回転）を検出するものである。この多回転検出装置１０を、例えば、自動車等の車両の操舵角センサに適用する場合には、回転軸１１にステアリングシャフト（図示せず）を連動させるように設けるか、回転軸１１をステアリングシャフトに置き換えれば良い。

【0019】

多回転検出装置１０は、略長方形形状に形成されたベース部材２０を備えている。ベース部材２０は、互いに対向配置された第１長辺部２１ａおよび第２長辺部２１ｂと、互いに対向配置された第１短辺部２１ｃおよび第２短辺部２１ｄと、を有している。また、ベース部材２０は、プラスチック等の樹脂材料（絶縁材料）によって、比較的厚みが厚い板状に形成されている。なお、多回転検出装置１０は、図示しないハウジング（ケース）の内部に収容されており、これにより多回転検出装置１０は、埃や雨水等から保護されている。

【0020】

ベース部材２０の表面には第１面ＳＦ１が設けられ、ベース部材２０の裏面には第２面ＳＦ２が設けられている。第１面ＳＦ１には、複数のピンを備えた１つのセンサ素子ＳＥと、複数（図示では３つ）のチップコンデンサ等の電子部品ＥＰと、センサ素子ＳＥからの交流電流の供給により交流磁場（磁場）を発生する１つの磁場発生コイル３０と、が設けられている。すなわち、ベース部材２０は、比較的厚みが厚くされて剛性が高められたプリント基板となっている。なお、センサ素子ＳＥは、コネクタまたはケーブル（詳細図示せず）を介して、コントローラＣＴに電気的に接続される。コントローラＣＴは、センサ素子ＳＥを作動させるための給電を行うとともに、検出信号が入力される。このコントローラＣＴとして、例えば車載用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）が挙げられる。

【0021】

ベース部材２０の略中央の部分には、第１面ＳＦ１と第２面ＳＦ２との間を連通する第１連通孔２１が設けられている。第１連通孔２１には、丸鋼棒からなる支持軸（支軸）２２の軸方向基端側が固定されている。そして、支持軸２２の軸方向先端側は、第１面ＳＦ１から第２面ＳＦ２側とは反対側（図２の上側）に真っ直ぐに延在されている。つまり、支持軸２２の軸心Ｃ１は、ベース部材２０の第１面ＳＦ１および第２面ＳＦ２に対して垂直方向に延びている。なお、ベース部材２０（プリント基板）は、高い剛性を有するような厚みで形成されていることが好ましい。これにより、支持軸２２は、ベース部材２０に対してがたついたり傾斜したりすることがない。

【0022】

また、ベース部材２０の長手方向において、第１連通孔２１と第１短辺部２１ｃとの間には、第２連通孔２３が設けられている。第２連通孔２３においても、第１面ＳＦ１と第２面ＳＦ２との間を連通しており、第２連通孔２３には、丸鋼棒からなる回転軸１１が回転自在に設けられている。ここで、第２連通孔２３には、回転軸１１の回転をスムーズにする筒状の第１滑り軸受２４が装着されている。回転軸１１は支持軸２２に対して平行となっており、回転軸１１の軸心Ｃ２においても、ベース部材２０の第１面ＳＦ１および第２面ＳＦ２に対して垂直方向に延びている。

【0023】

ベース部材２０の第１面ＳＦ１に設けられた磁場発生コイル３０は、図３に示されるような形状に形成されている。また、磁場発生コイル３０は、導電性に優れた黄銅等から形成されている。磁場発生コイル３０は、第１連通孔２１を中心に、大径および小径の環状に形成された励磁コイル３１（黒色部分）を備えている。また、磁場発生コイル３０は、大径および小径の環状に形成された励磁コイル３１で挟まれた領域に設けられ、かつ略８の字形状に形成された第１検知コイル３２（濃墨色部分）と、第１連通孔２１を中心に第１検知コイル３２に対して位相が９０°ずらされ、かつ略８の字形状に形成された第２検知コイル３３（薄墨色部分）と、を有している。

【0024】

そして、励磁コイル３１は、センサ素子ＳＥの出力端子である一対の送信ピンＴｘに電気的に接続されている。また、第１検知コイル３２は、センサ素子ＳＥの第１入力端子である一対の受信ピンＲｘ（ｓｉｎ）に電気的に接続されている。さらに、第２検知コイル３３は、センサ素子ＳＥの第２入力端子である一対の受信ピンＲｘ（ｃｏｓ）に電気的に接続されている。ここで、励磁コイル３１には、センサ素子ＳＥから交流電流が供給（給電）される。これにより、励磁コイル３１の内側の第１検知コイル３２および第２検知コイル３３が設けられた部分に、交流磁場が発生する。なお、励磁コイル３１への交流電流の供給は、外部電源（例えば、コントローラＣＴ）から行うようにしてもよい。

【0025】

また、磁場発生コイル３０の上方側（図３の手前側）には、金属製（例えば、ＣｕやＡｌ）の第１半円板４２ｄおよび金属製（例えば、ＣｕやＡｌ）の第２半円板５２ｄ（図４，図５および図７参照）が設けられている。具体的には、第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄは、磁場発生コイル３０を、支持軸２２（図２参照）の軸方向から部分的に覆いつつ回転自在となっている。そして、これらの第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄによる交流磁場の遮蔽具合に応じて誘導起電力の大きさが変化する。センサ素子ＳＥは、この誘導起電力の大きさに応じた検出信号、つまり回転軸１１の回転情報（回転角度）を、コネクタまたはケーブル（図示なし）を介して、コントローラＣＴに出力する。

【0026】

なお、ここでは、センサ素子ＳＥは、回転軸１１の回転情報（回転角度）をコントローラＣＴに出力するようにしたが、検出された誘導起電力の大きさを出力し、コントローラＣＴが、この誘導起電力の大きさに基づいて回転軸１１の回転情報（回転角度）を算出するように構成してもよい。

【0027】

図２，図４および図５示されるように、ベース部材２０の第１面ＳＦ１上には、第１歯車セット４０および第２歯車セット５０が回転自在に設けられている。これらの第１歯車セット４０および第２歯車セット５０は、回転軸１１および支持軸２２の軸方向に重ねるようにして設けられ、第１歯車セット４０がベース部材２０寄りの部分に配置され、第２歯車セット５０が第１歯車セット４０のベース部材２０側とは反対側の部分に配置されている。

【0028】

図２および図４に示されるように、第１歯車セット４０は、歯部４１ａを有する第１主動歯車４１および歯部４２ａを有する第１従動歯車４２を備えている。これらの第１主動歯車４１および第１従動歯車４２は、いずれもプラスチック等の樹脂材料（絶縁材料）からなり、互いに噛み合わされた平歯車となっている。そして、第１主動歯車４１の方が第１従動歯車４２よりも大径となっている。具体的には、第１主動歯車４１のピッチ円半径Ｄ１の方が、第１従動歯車４２のピッチ円半径Ｄ２よりも大きくなっている（Ｄ１＞Ｄ２）。

【0029】

なお、それぞれの歯部４１ａ，４２ａのモジュールｍ（歯の形状および大きさ）はそれぞれ同一となっている。また、本実施の形態では、図６に示されるように、第１主動歯車４１の歯部４１ａの歯数Ｚ１は「４７」に設定され、第１従動歯車４２の歯部４２ａの歯数ｚ１は「２８」に設定されている。

【0030】

第１主動歯車４１の回転中心には軸孔４１ｂが設けられており、この軸孔４１ｂは、回転軸１１の軸方向中央部に設けられた第１固定部１１ａに固定されている。すなわち、第１主動歯車４１は、回転軸１１と一体に回転するようになっている。ここで、第１主動歯車４１とベース部材２０との間には、環状の第１スペーサＳＰ１が設けられている。これにより、第１主動歯車４１および回転軸１１は、ベース部材２０に対してスムーズに回転可能となっている。

【0031】

また、第１従動歯車４２の回転中心には軸孔４２ｂが設けられており、この軸孔４２ｂは、筒状の滑り軸受４２ｃを介して、支持軸２２の軸方向中央部に設けられた第１支持部２２ａに回転自在に支持されている。ここで、第１従動歯車４２とベース部材２０との間には、環状の第２スペーサＳＰ２が設けられている。これにより、第１従動歯車４２は、支持軸２２およびベース部材２０の双方に対してスムーズに回転可能となっている。

【0032】

なお、磁場発生コイル３０は、第１従動歯車４２とベース部材２０との間に配置されている（図２および図３参照）。つまり、磁場発生コイル３０は、第１従動歯車４２と同軸に設けられている。また、第１主動歯車４１および第１従動歯車４２の軸方向における厚み寸法は、いずれも略同じ厚み寸法に設定されている。これにより、第１主動歯車４１と第１従動歯車４２との十分な噛み合い剛性が確保されている。

【0033】

さらに、第１従動歯車４２には、半円の金属板からなる第１半円板４２ｄが設けられている。具体的には、第１半円板４２ｄは、図４のクロスハッチングの部分に示されるように略Ｃ字形状に形成され、第１従動歯車４２の軸方向一側面（図２中上側の面）に形成された装着凹部４２ｅに装着されている。ここで、第１半円板４２ｄの中心と第１従動歯車４２の中心とは、それぞれ軸心Ｃ１で一致されている。また、第１半円板４２ｄは、装着凹部４２ｅに対して接着剤等により強固に固定されている。

【0034】

そして、第１半円板４２ｄは、支持軸２２の軸方向において磁場発生コイル３０の上方（図２中上側）に設けられ、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場を、支持軸２２の軸方向から部分的に遮蔽（半分を遮蔽）するようになっている。ここで、第１半円板４２ｄは、本発明における第１金属部材を構成している。なお、第１半円板４２ｄは、第１従動歯車４２の軸方向他側面（図２中下側の面）に装着しても良いし、第１従動歯車４２にインサート成形により埋設しても良い。

【0035】

図２および図５に示されるように、第２歯車セット５０は、歯部５１ａを有する第２主動歯車５１および歯部５２ａを有する第２従動歯車５２を備えている。これらの第２主動歯車５１および第２従動歯車５２は、いずれもプラスチック等の樹脂材料（絶縁材料）からなり、互いに噛み合わされた平歯車となっている。そして、第２主動歯車５１の方が第２従動歯車５２よりも大径となっている。具体的には、第２主動歯車５１のピッチ円半径Ｄ３の方が、第２従動歯車５２のピッチ円半径Ｄ４よりも大きくなっている（Ｄ３＞Ｄ４）。

【0036】

ここで、第１歯車セット４０を形成する第１主動歯車４１のピッチ円半径Ｄ１および第１従動歯車４２のピッチ円半径Ｄ２と比較すると、「Ｄ１＞Ｄ３＞Ｄ４＞Ｄ２」となる。また、歯部５１ａ，５２ａのモジュールｍは、歯部４１ａ，４２ａのモジュールｍと同じ値（同一）となっている。つまり、全ての歯部４１ａ，４２ａ，５１ａ，５２ａが、同一のモジュールｍとなっている。さらに、本実施の形態では、図６に示されるように、第２主動歯車５１の歯部５１ａの歯数Ｚ２は「４６」に設定され、第２従動歯車５２の歯部５２ａの歯数ｚ２は「２９」に設定されている。

【0037】

第２主動歯車５１の回転中心には軸孔５１ｂが設けられており、この軸孔５１ｂは、回転軸１１の軸方向先端側に設けられた第２固定部１１ｂに固定されている。すなわち、第２主動歯車５１は、回転軸１１および第１主動歯車４１と一体に回転される。ここで、第２主動歯車５１と第１主動歯車４１との間には、環状の第３スペーサＳＰ３が設けられている。これにより、第１歯車セット４０と第２歯車セット５０との間に所定の隙間が形成されて、互いに干渉することが防止される。

【0038】

また、第２従動歯車５２の回転中心には軸孔５２ｂが設けられており、この軸孔５２ｂは、筒状の滑り軸受５２ｃを介して、支持軸２２の軸方向先端側に設けられた第２支持部２２ｂに回転自在に支持されている。ここで、第２従動歯車５２と第１従動歯車４２との間には、環状の第４スペーサＳＰ４が設けられている。これによっても、第１歯車セット４０および第２歯車セット５０が、互いに干渉させないようにしている。

【0039】

なお、第２従動歯車５２とベース部材２０との間には、第１従動歯車４２および磁場発生コイル３０が配置されている。すなわち、磁場発生コイル３０は、第１従動歯車４２および第２従動歯車５２の双方に対して同軸に設けられている。また、第２主動歯車５１および第２従動歯車５２の軸方向における厚み寸法は、いずれも第１主動歯車４１および第１従動歯車４２の軸方向における厚み寸法と略同じ厚み寸法に設定されている。これにより、第２主動歯車５１および第２従動歯車５２においても、十分な噛み合い剛性が確保されている。

【0040】

さらに、第２従動歯車５２には、半円の金属板からなる第２半円板５２ｄが設けられている。具体的には、第２半円板５２ｄは、図４のクロスハッチングの部分に示されるように略Ｃ字形状に形成され、第１半円板４２ｄよりも大きくなっている。そして、第２半円板５２ｄは、第２従動歯車５２の軸方向一側面（図２中上側の面）に形成された装着凹部５２ｅに装着されている。ここで、第２半円板５２ｄの中心と第２従動歯車５２の中心とは、それぞれ軸心Ｃ１で一致されている。また、第２半円板５２ｄは、装着凹部５２ｅに対して接着剤等により強固に固定されている。

【0041】

そして、第２半円板５２ｄは、第１半円板４２ｄと共に、支持軸２２の軸方向において磁場発生コイル３０の上方（図２中上側）に設けられ、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場を、支持軸２２の軸方向から部分的に遮蔽（半分を遮蔽）するようになっている。ここで、第１従動歯車４２と第２従動歯車５２との相対回転に伴い、第１半円板４２ｄによる交流磁場の遮蔽部分と、第２半円板５２ｄによる交流磁場の遮蔽部分とは、それぞれ個別に変化するようになっている。

【0042】

なお、第２半円板５２ｄは、本発明における第２金属部材を構成している。また、第２半円板５２ｄは、第２従動歯車５２の軸方向他側面（図２中下側の面）に装着しても良いし、第２従動歯車５２にインサート成形により埋設しても良い。

【0043】

次に、第１主動歯車４１および第１従動歯車４２（第１歯車セット４０）と、第２主動歯車５１および第２従動歯車５２（第２歯車セット５０）の仕様について詳細に説明する。

【0044】

本実施の形態の多回転検出装置１０では、第１主動歯車４１，第１従動歯車４２，第２主動歯車５１および第２従動歯車５２の合計４つの歯車が、２つの軸（回転軸１１および支持軸２２）に２つずつ支持されている。具体的には、第１主動歯車４１および第２主動歯車５１が回転軸１１に同軸に設けられ、第１従動歯車４２および第２従動歯車５２が支持軸２２に同軸に設けられている。

【0045】

したがって、本実施の形態の多回転検出装置１０では、第１主動歯車４１のピッチ円半径をＤ１とし、第１従動歯車４２のピッチ円半径をＤ２とし、第２主動歯車５１のピッチ円半径をＤ３とし、第２従動歯車５２のピッチ円半径をＤ４としたときに、第１歯車セット４０および第２歯車セット５０で、それぞれ中心間距離（軸心Ｃ１と軸心Ｃ２との間の距離）が同じであることを示す「Ｄ１＋Ｄ２＝Ｄ３＋Ｄ４…（１）」の式を満たしている。

【0046】

また、これらのピッチ円半径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の大小関係は、上述のように「Ｄ１＞Ｄ３＞Ｄ４＞Ｄ２」となっている。したがって、本実施の形態の多回転検出装置１０では、第１歯車セット４０および第２歯車セット５０で、それぞれ歯数比が同一ではないことを示す「Ｄ１／Ｄ２≠Ｄ３／Ｄ４…（２）」の式を満たしている。

【0047】

さらには、第１主動歯車４１および第２主動歯車５１の回転（回転軸１１の回転）に伴って、第１従動歯車４２および第２従動歯車５２に所定の回転角度差（回転回数差）を生じさせるために、本実施の形態の多回転検出装置１０では、第１主動歯車４１の歯数Ｚ１および第２主動歯車５１の歯数Ｚ２が、互いに異なることを示す「Ｚ１≠Ｚ２…（３）」の式を満たしている。

【0048】

これらの（１）ないし（３）の３つの式を全て満たすことにより、回転軸１１に固定された第１主動歯車４１および第２主動歯車５１の回転に伴い、支持軸２２に回転自在に設けられた第１従動歯車４２（歯数ｚ１）および第２従動歯車５２（歯数ｚ２）を、それぞれ独立して（個別に）異なる回転角度で回転させる（相対回転させる）ことが可能となっている。

【0049】

なお、図６に示されるように、第１歯車セット４０では、「Ｚ１＝４７」および「ｚ１＝２８」とすることで、回転軸１１（第１主動歯車４１）が１回転したときの第１従動歯車４２の回転回数が「１．６８回」となっている。これに対し、第２歯車セット５０では、「Ｚ２＝４６」および「ｚ２＝２９」とすることで、回転軸１１（第２主動歯車５１）が１回転したときの第２従動歯車５２の回転回数が「１．５９回」となっている。

【0050】

これにより、回転軸１１の回転（回転回数）が増加するにしたがって、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されるように、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場の第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄにより遮蔽される部分（遮蔽部分）の大きさが徐々に変化していく。言い換えれば、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場の第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄにより遮蔽されない略扇形状に形成された扇形コイル露出部ＦＥの大きさ（内角）が徐々に変化していく。

【0051】

なお、第１主動歯車４１，第１従動歯車４２，第２主動歯車５１および第２従動歯車５２のそれぞれのモジュールｍと、歯数Ｚ１，ｚ１，Ｚ２，ｚ２と、ピッチ円半径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４との関係式は、それぞれ歯車毎に「ｍ×Ｚ１＝２×Ｄ１」，「ｍ×ｚ１＝２×Ｄ２」，「ｍ×Ｚ２＝２×Ｄ３」，「ｍ×ｚ２＝２×Ｄ４」となる。ここで、本実施の形態の多回転検出装置１０においては、例えば、「Ｄ１＋Ｄ２＝Ｄ３＋Ｄ４」が「３７．５ｍｍ」に設定され、さらにはモジュールｍが「１」に設定されている。

【0052】

したがって、第１歯車セット４０においては、「Ｄ１＋Ｄ２＝１／２×ｍ×（Ｚ１＋ｚ１）＝３７．５」が得られ、これを整理すると、「Ｚ１＋ｚ１＝７５」となる。また、同様に、第２歯車セット５０においては、「Ｄ３＋Ｄ４＝１／２×ｍ×（Ｚ２＋ｚ２）＝３７．５」が得られ、これを整理すると、「Ｚ２＋ｚ２＝７５」となる。

【0053】

このように、本実施の形態の多回転検出装置１０では、第１歯車セット４０および第２歯車セット５０のそれぞれにおいて、主動歯車の歯数（Ｚ１，Ｚ２）と従動歯車の歯数（ｚ１，ｚ２）との和が「７５」となるように設定されている。ただし、「Ｚ１≠Ｚ２」となるようにする。

【0054】

これに基づいて、本実施の形態の多回転検出装置１０では、図６に示されるように、「Ｚ１＝４７，ｚ１＝２８」および「Ｚ２＝４６，ｚ２＝２９」としている。よって、回転軸１１の回転が増加するに連れて、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場の第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄにより遮蔽されない扇形コイル露出部ＦＥの大きさ（内角）が変化される。

【0055】

図７（ａ）に示されるように、回転軸１１の回転角度が０°であり、回転軸１１が基準位置にある場合には、第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄは、それぞれ支持軸２２の軸方向において互いに重なる部分が無い状態となっている。つまり、第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄは、磁場発生コイル３０の全ての部分（図中破線参照）を、支持軸２２の軸方向から覆った状態となっている。

【0056】

よって、励磁コイル３１の内側の部分（第１検知コイル３２および第２検知コイル３３が設けられた部分）に発生した交流磁場は、支持軸２２の周方向に沿う３６０°全ての部分において、第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄにより遮蔽された状態、つまり扇形コイル露出部ＦＥが無い状態となっている。これにより、誘導起電力の大きさは「０」となる。センサ素子ＳＥは、誘導起電力が「０」であることを検出し、回転軸１１が基準位置にあることを示す検出信号（ゼロ信号）をコントローラＣＴに出力する。よって、コントローラＣＴ（例えば、車載用ＥＣＵ）は、回転軸１１が基準位置にあることを検出する。ここで、回転軸１１の基準位置（回転角度０°）は、図８のポイントＰ１の部分となっている。

【0057】

そして、図２の実線矢印に示されるように、回転軸１１がＣＣＷ方向（反時計回り方向）に回転されると、第１主動歯車４１および第２主動歯車５１もＣＣＷ方向に回転される。これにより、第１従動歯車４２および第２従動歯車５２は、図２の破線矢印に示されるようにそれぞれ独立してＣＷ方向（時計回り方向）に回転される。つまり、第１従動歯車４２および第２従動歯車５２は互いに相対回転される。なお、回転軸１１のＣＣＷ方向への回転に伴い、図８のポイントＰ２の部分において、第１従動歯車４２および第２従動歯車５２はいずれもＣＷ方向に略１回転することになる。

【0058】

また、図７（ｂ）に示されるように、回転軸１１がＣＣＷ方向に回転して、その回転角度が、例えば５００°（回転回数１．３９回）になった場合には、第１従動歯車４２と第２従動歯車５２との相対回転により、扇形コイル露出部ＦＥの内角（大きさ）が４２°となる。つまり、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場の約１２％の部分が、第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄにより遮蔽されずに支持軸２２の軸方向に露出される。なお、このときの第１従動歯車４２の回転回数は、「１．３９×１．６８＝２．３４回」となる（図８のポイントＰ３参照）。これに対し、第２従動歯車５２の回転回数は、「１．３９×１．５９＝２．２１回」となる（図８のポイントＰ４参照）。

【0059】

これにより、誘導起電力の大きさは「小さい値」となる。センサ素子ＳＥは、この誘導起電力の大きさを検出し、回転軸１１の回転情報（回転角度）を示す検出信号（Low信号）をコントローラＣＴに出力する。よって、コントローラＣＴは、回転軸１１が基準位置から少しだけ回転されたこと（回転角度５００°／回転回数１．３９回）を検出する。

【0060】

さらに、図７（ｃ）に示されるように、回転軸１１がＣＣＷ方向に回転して、その回転角度が、例えば１９４８°（回転回数５．４１回）になった場合には、第１従動歯車４２および第２従動歯車５２の相対回転により、扇形コイル露出部ＦＥの内角（大きさ）が１８０°となる（図８のポイントＰ５参照）。つまり、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場の５０％（半分）の部分が、第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄにより遮蔽されずに支持軸２２の軸方向に露出される。なお、このときの第１従動歯車４２の回転回数は、「５．４１×１．６８＝９．０９回」となる（図８のポイントＰ５参照）。これに対し、第２従動歯車５２の回転回数は、「５．４１×１．５９＝８．６０回」となる（図８のポイントＰ５参照）。

【0061】

これにより、誘導起電力の大きさは「大きい値」となる。センサ素子ＳＥは、この誘導起電力の大きさを検出し、回転軸１１の回転情報（回転角度）を示す検出信号（High信号）をコントローラＣＴに出力する。よって、コントローラＣＴは、回転軸１１が多回転されたこと（回転角度１９４８°／回転回数５．４１回）を検出する。

【0062】

このように、回転軸１１が基準位置にある状態（回転角度０°の状態）から、その回転回数が５．４１回となる間に、扇形コイル露出部ＦＥの内角の大きさが０°から１８０°へと徐々に大きくなっていく。よって、磁場発生コイル３０を形成する第１検知コイル３２および第２検知コイル３３からの誘導起電力が、徐々に大きく変化していき、この誘導起電力の変化をセンサ素子ＳＥが検出し、これを検出信号（回転軸１１の回転情報）としてコントローラＣＴに出力する。これにより、コントローラＣＴは、回転軸１１の１回転以上の回転（回転角度および回転回数）を検出することができる。

【0063】

なお、上述の説明では、図７および図８に基づいて、回転軸１１がＣＣＷ方向（プラス方向）に回転するものを例に挙げて説明したが、回転軸１１がＣＷ方向（マイナス方向）に回転するものにも、上述と同様に考えることができる。すなわち、回転軸１１がＣＷ方向に回転するものでは、回転軸１１の回転角度が０°の部分（図８のポイントＰ１）を基準に、図８の括弧内に記載した（－５００°）→（－１０００°）→（－１５００°）→（－１９４８°）を辿って参照すれば良い。そして、回転軸１１がＣＷ方向に回転するものにおいても、図７（ａ）ないし図７（ｃ）に示されるのと同様に、扇形コイル露出部ＦＥの内角の大きさ（０°～－１８０°）が変化する。

【0064】

以上詳述したように、本実施の形態によれば、互いに同軸に設けられ歯数の異なる第１主動歯車４１および第２主動歯車５１と、互いに同軸に設けられ歯数の異なる第１従動歯車４２および第２従動歯車５２と、交流磁場（磁場）を発生する磁場発生コイル３０と、支持軸２２の軸方向において磁場発生コイル３０が発生する交流磁場を部分的に遮蔽する第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄとを有し、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場の遮蔽部分が、第１従動歯車４２と第２従動歯車５２との相対回転により変化され、センサ素子ＳＥが、磁場発生コイル３０が発生する交流磁場の遮蔽部分の変化に伴う誘導起電力の変化を検出する。

【0065】

これにより、主動歯車用の１つの回転軸１１と従動歯車用の１つの支持軸２２との合計２つの軸のみで、第１従動歯車４２および第２従動歯車５２を相対回転させることができる。また、支持軸２２の軸方向において、第１従動歯車４２の第１半円板４２ｄおよび第２従動歯車５２の第２半円板５２ｄが、それぞれ磁場発生コイル３０が発生する交流磁場を部分的に遮蔽するため、１つの磁場発生コイル３０を設けるだけで済む。よって、装置の小型化、軽量化およびコストダウンを図ることができる。

【0066】

また、本実施の形態によれば、第１主動歯車４１，第２主動歯車５１，第１従動歯車４２および第２従動歯車５２のモジュールｍが、それぞれ同じ値（＝１）であるので、それぞれの歯車を容易に設計することができ、かつそれぞれの歯車の噛み合い特性を同じにできる。よって、多回転検出装置１０を、スムーズに作動させることが可能となる。

【0067】

さらに、本実施の形態によれば、第１主動歯車のピッチ円半径をＤ１とし、第１従動歯車のピッチ円半径をＤ２とし、第２主動歯車のピッチ円半径をＤ３とし、第２従動歯車のピッチ円半径をＤ４とし、第１主動歯車の歯数をＺ１とし、第２主動歯車の歯数をＺ２としたときに、Ｄ１＋Ｄ２＝Ｄ３＋Ｄ４，Ｄ１／Ｄ２≠Ｄ３／Ｄ４およびＺ１≠Ｚ２の全ての式を満たす。

【0068】

これにより、回転軸１１に固定された第１主動歯車４１および第２主動歯車５１の回転に伴い、支持軸２２に回転自在に設けられた第１従動歯車４２および第２従動歯車５２を、それぞれ独立して（個別に）異なる回転角度で回転させる（相対回転させる）ことができる。

【0069】

また、本実施の形態によれば、第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄがそれぞれ半円の金属板であって、第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄの中心と、第１従動歯車４２および第２従動歯車５２の中心と、がそれぞれ軸心Ｃ１で一致しているので、回転軸１１の回転に伴う扇形コイル露出部ＦＥの内角を、精度良くリニアに変化させることができる。

【0070】

これにより、センサ素子ＳＥは、誘導起電力の変化を精度良くリニアに検出することが可能となる。よって、コントローラＣＴは、このセンサ素子ＳＥからの検出信号（回転軸１１の回転情報）に基づいて、回転軸１１の１回転以上の回転（多回転）を容易に検出することができる。

【0071】

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態では、第１主動歯車４１，第１従動歯車４２，第２主動歯車５１および第２従動歯車５２の合計４つの歯車のモジュールｍを「１」にするとともに、歯数を図６に示される値に特定したものを示したが、本発明はこれに限らない。要するに、Ｄ１＋Ｄ２＝Ｄ３＋Ｄ４，Ｄ１／Ｄ２≠Ｄ３／Ｄ４およびＺ１≠Ｚ２の３つの式を満たすのであれば、モジュールｍの値や歯数は任意に設定することができる。

【0072】

また、上記実施の形態では、本発明における第１金属部材および第２金属部材を、第１半円板４２ｄおよび第２半円板５２ｄとしたものを示したが、本発明はこれに限らず、扇形コイル露出部ＦＥ（図７参照）の内角を、回転軸１１の回転に応じてリニアに変化させることができれば良い。したがって、例えば、中心角が１８０°よりも小さい扇形形状や、中心角が１８０°よりも大きい扇形形状を採用することもできる。

【0073】

その他、上記実施の形態における各構成要素の材質，形状，寸法，数，設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記実施の形態に限定されない。

【符号の説明】

【0074】

１０ 多回転検出装置
１１ 回転軸
１１ａ 第１固定部
１１ｂ 第２固定部
２０ ベース部材
２１ 第１連通孔
２１ａ 第１長辺部
２１ｂ 第２長辺部
２１ｃ 第１短辺部
２１ｄ 第２短辺部
２２ 支持軸（支軸）
２２ａ 第１支持部
２２ｂ 第２支持部
２３ 第２連通孔
２４ 第１滑り軸受
３０ 磁場発生コイル
３１ 励磁コイル
３２ 第１検知コイル
３３ 第２検知コイル
４０ 第１歯車セット
４１ 第１主動歯車
４１ａ 歯部
４１ｂ 軸孔
４２ 第１従動歯車
４２ａ 歯部
４２ｂ 軸孔
４２ｃ 第２滑り軸受
４２ｄ 第１半円板（第１金属部材，半円の金属板）
４２ｅ 装着凹部
５０ 第２歯車セット
５１ 第２主動歯車
５１ａ 歯部
５１ｂ 軸孔
５２ 第２従動歯車
５２ａ 歯部
５２ｂ 軸孔
５２ｃ 軸受
５２ｄ 第２半円板（第２金属部材，半円の金属板）
５２ｅ 装着凹部
Ｃ１，Ｃ２ 軸心
ＣＴ コントローラ
Ｄ１～Ｄ４ 歯車のピッチ円半径
ＥＰ 電子部品
ＦＥ 扇形コイル露出部
ｍ モジュール
Ｐ１～Ｐ６ ポイント
Ｒｘ（ｃｏｓ），Ｒｘ（ｓｉｎ） 受信ピン
ＳＥ センサ素子
ＳＦ１ 第１面
ＳＦ２ 第２面
ＳＰ１ 第１スペーサ
ＳＰ２ 第２スペーサ
ＳＰ３ 第３スペーサ
ＳＰ４ 第４スペーサ
Ｔｘ 送信ピン
ｚ１，ｚ２ 従動歯車の歯数
Ｚ１，Ｚ２ 主動歯車の歯数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】