特開 2023-155639 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】P2023155639

(43)【公開日】2023-10-23

(54)【発明の名称】回転検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/30 20060101AFI20231016BHJP

【ＦＩ】

G01B7/30 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022065077

(22)【出願日】2022-04-11

(71)【出願人】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】福井 淳一

【テーマコード（参考）】

2F063

【Ｆターム（参考）】

2F063AA36

2F063BA08

2F063BC04

2F063BD16

2F063CA23

2F063CB13

2F063CC08

2F063DA05

2F063DC03

2F063DC08

2F063DD03

2F063GA52

(57)【要約】

【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

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１６８９６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【発明の効果】

【0007】

本発明は、構造を簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態の回転検出装置の斜視図である。

【図2】一対の検知ギヤの側面図である。

【図3】回転検出装置においてカバーを外したときの斜視図である。

【図4】回転検出装置の分解斜視図である。

【図5】バックラッシ低減機構の概要を示す第１検知ギヤの側面図である。

【図6】バックラッシ低減機構の概要を示すケース内部の拡大斜視図である。

【図7】回転検出装置の電気構成図である。

【図8】バックラッシ低減機構の作用図である。

【図9】別例のバックラッシ低減機構の概要を示すカバーの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

（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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

（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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

（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。

【0024】

（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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

（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。

【0028】

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。

【0029】

（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。

【0030】

（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。

【0031】

（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。

【0032】

（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。

【0033】

（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。

【0034】

（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。

【0035】

・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。

【0036】

・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。

【0037】

・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。

【0038】

・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。

【0039】

・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。

【0040】

・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。

【0041】

・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。

【符号の説明】

【0042】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】