特開 2024-51979 操舵角センサ

(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】P2024051979

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】操舵角センサ

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/30 20060101AFI20240404BHJP

【ＦＩ】

G01B7/30 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022158395

(22)【出願日】2022-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(72)【発明者】

【氏名】佐川 正憲

(72)【発明者】

【氏名】杉本 千明

(72)【発明者】

【氏名】外山 祐一

【テーマコード（参考）】

2F063

【Ｆターム（参考）】

2F063AA36

2F063BA11

2F063BB03

2F063BB05

2F063BC10

2F063BD16

2F063CA04

2F063CA08

2F063DA01

2F063DA05

2F063DB07

2F063DC06

2F063DD02

2F063GA52

2F063KA01

(57)【要約】

【課題】静電気や磁気ノイズによる操舵角センサの損傷もしくは誤作動を抑制する。
【解決手段】操舵操作に伴い回転するシャフトから操舵角を検出するための操舵角センサであって、シャフトに取り付けられるメインギアの回転に伴って従動回転する従動ギアと、従動ギアの回転を検出する磁気センサと、磁気センサに近接配置され、少なくとも一方向に磁気センサの外縁より突出する突出端を有して構成される突起部と、を備え、突起部は、比透磁率が４０以上であって導電性を有する材質から形成される、操舵角センサである。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

操舵操作に伴い回転するシャフトから操舵角を検出するための操舵角センサであって、
前記シャフトに取り付けられるメインギアの回転に伴って従動回転する従動ギアと、
前記従動ギアの回転を検出する磁気センサと、
前記磁気センサに近接配置され、少なくとも一方向に前記磁気センサの外縁より突出する突出端を有して構成される突起部と、を備え、
前記突起部は、比透磁率が４０以上であって導電性を有する材質から形成される、
操舵角センサ。

【請求項2】

前記従動ギアおよび前記磁気センサを支持する回路基板と、
前記回路基板を保護するセンサカバーと、
前記センサカバーに取り付けられ、前記操舵角センサを外部部材に取り付けるためのサイドプレートと、を備え、
前記突起部は、前記サイドプレートに設けられ、前記サイドプレートから突出するように配置される、
請求項１に記載の操舵角センサ。

【請求項3】

前記突起部は、前記サイドプレートと一体的に形成される、
請求項２に記載の操舵角センサ。

【請求項4】

前記突起部は、その先端が前記磁気センサの位置を超えて延在するように構成される、
請求項１～３のいずれか１項に記載の操舵角センサ。

【請求項5】

前記突起部は、前記磁気センサよりも幅広く構成される、
請求項１～３のいずれか１項に記載の操舵角センサ。

【請求項6】

前記突起部は、前記磁気センサよりも幅広く構成される、
請求項４に記載の操舵角センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操舵角センサに関する。

【背景技術】

【0002】

例えばステアリングホイールの操舵角を検出するための操舵角センサが知られている（例えば特許文献１や特許文献２を参照）。操舵角センサは、ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転するシャフトに設けられるメインギアと、メインギアに従動回転するように構成された従動ギアと、その従動ギアの回転を検出する磁気センサを備えて構成され、磁気センサで検出される回転角度情報に基づいて操舵角を把握することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－２８３７０４号公報

【特許文献2】特開２０００－２８３７０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、操舵角センサでは、磁気センサが電気抵抗の低い経路に配置されている場合、静電気が磁気センサを通過することにより、磁気センサが損傷してしまうことがある。また、操舵角センサの使用環境では、電子機器の密度が増えることにより磁気ノイズが発生しやすくなり、その結果、磁気センサが磁気ノイズにより誤作動したり、磁気ノイズが大きい場合には損傷したりすることがある。

【0005】

本発明は、静電気や磁気ノイズによる操舵角センサの損傷もしくは誤作動を抑制する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、
操舵操作に伴い回転するシャフトから操舵角を検出するための操舵角センサであって、
前記シャフトに取り付けられるメインギアの回転に伴って従動回転する従動ギアと、
前記従動ギアの回転を検出する磁気センサと、
前記磁気センサに近接配置され、少なくとも一方向に前記磁気センサの外縁より突出する突出端を有して構成される突起部と、を備え、
前記突起部は、比透磁率が４０以上であって導電性を有する材質から形成される、
操舵角センサが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、静電気や磁気ノイズによる操舵角センサの損傷および誤作動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る操舵角センサの概略構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１においてセンサカバーを取り除いた状態の概略構成を示す斜視図である。

【図3】図３は、図２の概略構成を平面視したときの平面図である。

【図4】図４は、図２における突起部を含む構造を説明するための部分拡大図である。

【図5】図５は、図２の概略構成を正面から見たときの正面図である。

【図6】図６は、サイドプレートの概略構成図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその側面図である。

【図7】図７は、突起部の配置についての変形例を示す図である。

【図8】図８は、突起部の配置についての変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明に係る操舵角センサの一実施形態を図１～８を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る操舵角センサの概略構成を示す斜視図である。図２は、図１においてセンサカバーを取り除いた状態の概略構成を示す斜視図である。図３は、図２の概略構成を平面視したときの平面図である。図４は、図２における突起部を含む構造の部分拡大図である。図５は、図２の概略構成を正面から見たときの正面図である。図６は、サイドプレートの概略構成図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその側面図である。図７は、突起部の配置についての変形例を示す図である。図８は、突起部の配置についての変形例を示す図である。なお、図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。

【0010】

本実施形態の操舵角センサは、ステアリングホイールに連結されたシャフト（いわゆるステアリングシャフト）に取り付けられ、ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転するシャフトの回転角度からステアリングホイールの操舵角を検出するものである。操舵角センサ１は、図１および図２に示すように、メインギア２と、回路基板３と、従動ギア４と、磁気センサ５と、センサカバー６と、サイドプレート７と、突起部８とを備えて構成される。

【0011】

メインギア２は、図１に示すように、ステアリングホイールに連結されるシャフト１０に設けられる。メインギア２は、外周に歯部２ａが形成され、内部に開口を有する環状構造体である。メインギア２は、シャフト１０に挿通させて固定されることで、シャフト１０の回転に伴って一体的に回転するように構成される。メインギア２の形成材料としては、例えば樹脂を用いることができる。

【0012】

回路基板３は、従動ギア４および磁気センサ５を載置するものである。従動ギア４などを載置する一方の面には、磁気センサ５からの回転角度情報を含む電気信号を送るための回路（図示略）が設けられている。回路には、外部機器と電気的に接続される絶縁電線９が設けられる。

【0013】

従動ギア４は、回路基板３の一方の面（図２中で上面）に設けられる。従動ギア４は、図３に示すように、外周に歯部４ａが形成されて、メインギア２と係合することで、メインギア２の回転に伴って従動回転するように構成される。従動ギア４には、その回転を磁気センサ５で検出できるよう、その中央に磁石（図示略）が収納されている。従動ギア４の配置は、メインギア２と係合して従動回転できれば特に限定されないが、回路基板３の一端から従動ギア４の一部が突出するように配置されるとよい。また、従動ギア４の数は、図２や図３に示す２つに限定されず、適宜変更することができる。従動ギア４の形成材料としては、例えば樹脂を用いることができる。

【0014】

磁気センサ５は、図４に示すように、回路基板３の一方の面に設けられ、従動ギア４の回転を検出できるように従動ギア４の中央部の直下に配置される。磁気センサ５は、従動ギア４に収納された磁石の回転によって生じる磁界の変化を電気信号に変換して出力することができ、シャフト１０の回転角度に応じた回転角度情報を含む電気信号を出力する。磁気センサ５で出力された電気信号は、回路基板３および絶縁電線９を介して外部機器に出力される。磁気センサ５としては、例えば磁界を検出するホール、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive）などの方式を採用することができる。なお、図４の紙面奥側に見える、もう１つの従動ギア４の中央部の直下には、もう１つの磁気センサ５（図示なし）が配置され、この磁気センサ５の下方には、もう１つの突起部８（図示略）が配置される。

【0015】

センサカバー６は、図１に示すように、回路基板３、その上に載置される従動ギア４や磁気センサ５を覆い保護するものである。センサカバー６は、その内壁面に回路基板３を支持固定できるように構成され、回路基板３を収容して覆うことができる。センサカバー６は、メインギア２と従動ギア４との係合を干渉しないように構成されている。例えば、１つの側面に開口を有し、回路基板３に載置される従動ギア４の歯部４ａの一部を露出できるように構成されている。なお、センサカバー６は、例えば樹脂などから形成される。

【0016】

サイドプレート７は、センサカバー６に取り付けられ、操舵角センサ１を例えば筐体などの外部部材に取り付けるためのものである。本実施形態では、サイドプレート７は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、内側に開口が形成された環状構造を有する。この開口に、回路基板３を収容したセンサカバー６を挿通させて固定することで、センサカバー６にサイドプレート７を取り付けることができる。サイドプレート７の配置は、操舵角センサ１を支持できれば特に限定されないが、後述の突起部８を磁気センサ５へ近接して配置させやすくする観点からは、サイドプレート７を磁気センサ５に近接するように配置することが好ましい。サイドプレート７は、筐体などの外部部材を介して接地される。なお、サイドプレート７は、例えばＳＥＣＣ（Steel Electrolytic Cold Commercial）などの鋼板から形成される。

【0017】

突起部８は、磁気センサ５への静電気や磁気ノイズによる影響を抑制するものである。突起部８は、磁気センサ５に近接配置され、少なくとも一方向に磁気センサ５の外縁より突出する突出端を有して構成される。本実施形態では、突起部８は、サイドプレート７に設けられ、サイドプレート７の平面から突出するように配置されている。図４では、２つの磁気センサ５のそれぞれに対して突起部８が１つずつ突出するように配置されている。

【0018】

突起部８によれば、突起部８に磁気ノイズを誘導して流すことで、磁気センサ５に磁気ノイズを流さずに迂回させることができる。この結果、磁気センサ５への磁気ノイズを低減することができる。また、突起部８によれば、サイドプレート７と電気的に接続することにより、静電気を突起部８を介してサイドプレート７へと流すことができ、磁気センサ５に流れる静電気を低減することができる。突起部８は、静電気および磁気ノイズを流す観点から、比透磁率が４０以上であって導電性を有する材質から形成される。突起部８により磁気センサ５への磁気ノイズの流れを抑制する観点からは、突起部８を形成する材質の比透磁率は４０以上であればよく、その上限値は特に限定されないが、例えば７０，０００以下であるとよい。このような材質としては、例えば、鋼板（純鉄・ケイ素鋼板・電磁鋼板、ＳＥＣＣ等）、ニッケル、コバルトなどを用いることができる。コストの観点から、鉄製の突起部８であることが好ましい。

【0019】

突起部８を磁気センサ５に近接配置するとは、突起部８を磁気センサ５に対して、外部から磁気センサ５の近傍に侵入する磁気ノイズを突起部８に誘導できるような距離を離間させて配置することを示す。このように近接配置することで、磁気センサ５への静電気の流れを抑制しつつ、突起部８に磁気ノイズを迂回させて磁気センサ５への流れを抑制することができる。離間させる距離（図４では、磁気センサ５の下面と突起部８の上面との距離）は、特に限定されないが、例えば１ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることが好ましい。

【0020】

突起部８は、図４に示すように、突起部８に磁気ノイズをより確実に誘導する観点からは、突起部８の先端が、磁気センサ５の位置する方向に延在することが好ましく、その先端が磁気センサ５の位置を超えて延在することがより好ましい。これにより、磁気センサ５の近傍に侵入する磁気ノイズを突起部８へとより確実に誘導することができる。

【0021】

突起部８の配置は、磁気センサ５の外縁から突出するように配置できれば、特に限定されない。突起部８を磁気センサ５により近接させて配置する観点からは、図４に示すように、突起部８を、回路基板３を挟んで磁気センサ５の直下に延在するように配置することが好ましい。もしくは、図７に示すように、回路基板３に載置した磁気センサ５の側面側に延在するように配置することが好ましい。特に、磁気センサ５を通過する磁気ノイズをより低減する観点からは、突起部８を、回路基板３を挟んで磁気センサ５の直下に延在するように配置することが好ましい。従動ギア４に収納された磁石が発生する磁界に対し、より閉じた磁気回路を形成しやすくなるからである。

【0022】

突起部８は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、サイドプレート７と一体的に形成されることが好ましい。これにより、部品点数を増やすことなく、操舵角センサ１を簡易に構成することができる。また、突起部８とサイドプレート７との電気的な接続を確実にすることができる。サイドプレート７と一体的に形成するには、例えばサイドプレート７に突起状部を設け、突起状部に曲げ加工を施すとよい。

【0023】

なお、図４では、突起部８がサイドプレート７と一体的に形成される場合を示すが、本発明はこれに限定されず、突起部８はサイドプレート７と電気的に接続されれば別体として形成されていてもよい。

【0024】

また、突起部８は、回路基板３と接触しないように配置されることが好ましい。このように配置することにより、突起部８から回路基板３を介して磁気センサ５へと静電気が流れてしまうことを抑制することができる。回路基板３との離間距離は、特に限定されず、突起部８は、回路基板３との間が確実に絶縁されるような距離であればよい。なお、突起部８と回路基板３のそれぞれに絶縁シート等の絶縁部材が接触するように配置し、この絶縁部材の厚みによって突起部８と回路基板３との離間距離とを調整するようにしてもよい。

【0025】

突起部８のサイドプレート７への取り付け位置は、特に限定されず、磁気センサ５の位置に応じて適宜変更するとよい。突起部８を短く形成する観点からは、磁気センサ５に近い位置を選択することが好ましい。図４では、突起部８を回路基板３を挟んで磁気センサ５の直下に配置する観点から、環状構造を有するサイドプレート７の内周側を突起部８の取り付け位置としている。

【0026】

また、突起部８の幅は、磁気ノイズを誘導できるような幅であれば特に限定されない。図４では、突起部８の幅を磁気センサ５の幅と略同一とする場合を示すが、図８に示すように、突起部８を磁気センサ５よりも幅広く構成してもよい。磁気ノイズをより広範囲にわたって突起部８に誘導させる観点からは、突起部８を磁気センサ５よりも幅広く構成することが好ましい。

【0027】

また、突起部８の厚さは、突起部８の強度を確保できるような厚さとすることが好ましく、またサイドプレート７と同等の厚さとすることが好ましい。

【0028】

また、突起部８の数は、磁気センサ５の数に応じて適宜変更することができ、特に限定されない。突起部８は、１つの磁気センサ５に対して少なくとも１つ以上配置すればよく、２つ以上としてもよい。例えば、１つの磁気センサ５に対して２つの突起部８を配置する場合であれば、図４に示す、回路基板３を挟んで磁気センサ５の直下側と、図７に示す、磁気センサ５の側面側とに突起部８を配置するとよい。

【0029】

なお、突起部８の形状は、図６～８では矩形形状であるが、磁気ノイズを誘導させて迂回できるような構造であれば特に限定されない。

【0030】

＜本実施形態にかかる効果＞
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

【0031】

本実施形態の操舵角センサ１によれば、比透磁率が４０以上であって導電性を有する材質から形成され、少なくとも一方向に磁気センサ５の外縁より突出する突出端を有して構成される突起部８を、磁気センサ５に近接配置させている。このような突起部８によれば、外部から磁気センサ５の近傍に侵入する磁気ノイズを誘導させることができる。つまり、磁気ノイズを磁気センサ５に侵入しないように突起部８に迂回させることができる。これにより、磁気センサ５に流れる磁気ノイズを低減し、磁気ノイズによる磁気センサ５の誤作動を抑制することができる。また、静電気を突起部８に流すことで、磁気センサ５への静電気の流れを抑制し、静電気による磁気センサ５の損傷を抑制することができる。

【0032】

また、突起部８がサイドプレート７から突出するように配置され、突起部８は先端が磁気センサ５の位置を超えて延在するように構成されることが好ましい。これにより、磁気センサ５よりも突起部８へより確実に磁気ノイズを誘導させることができ、磁気センサ５を通過する磁気ノイズをより低減することができる。

【0033】

また、突起部８は、サイドプレート７と電気的に接続されることが好ましい。これにより、静電気を突起部８を介してサイドプレート７に、そしてサイドプレート７が取り付けられる筐体（図示略）へと流すことができ、静電気による磁気センサ５の損傷をより確実に抑制することができる。

【0034】

また、突起部８は、サイドプレート７と一体的に形成されることが好ましい。これにより、部品点数を増やすことなく、操舵角センサ１を簡易に構成することができる。また、突起部８とサイドプレート７との電気的な接続を確実にすることができる。

【0035】

また、突起部８は、回路基板３を挟んで磁気センサ５の直下に延在するように配置されることが好ましい。もしくは、回路基板３に載置される磁気センサ５の側面側に延在するように配置されることが好ましい。このような配置によれば、突起部８に磁気ノイズをより確実に誘導させて磁気センサ５への磁気ノイズをより低減することができるとともに、磁気センサ５への静電気の流れをより確実に抑制することができる。また、これらの配置（磁気センサ５の直下及び側面側への配置）を組み合わせて用いてもよい。

【0036】

また、突起部８は回路基板３と接触しないようにサイドプレート７に設けられることが好ましい。これにより、突起部８から回路基板３および磁気センサ５への静電気の流れをより確実に抑制することができる。

【0037】

また、突起部８は磁気センサ５よりも幅広となるように構成することが好ましい。これにより、磁気ノイズをより広範囲にわたって突起部８に誘導させることができ、磁気センサ５への磁気ノイズの流れをより確実に抑制することができる。

【0038】

以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施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適宜変更可能である。

【0039】

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

【0040】

（付記１）
本発明の一態様は、
操舵操作に伴い回転するシャフトから操舵角を検出するための操舵角センサであって、
前記シャフトに取り付けられるメインギアの回転に伴って従動回転する従動ギアと、
前記従動ギアの回転を検出する磁気センサと、
前記磁気センサに近接配置され、少なくとも一方向に前記磁気センサの外縁より突出する突出端を有して構成される突起部と、を備え、
前記突起部は、比透磁率が４０以上であって導電性を有する材質から形成される、
操舵角センサである。

【0041】

（付記２）
付記１において、好ましくは、
前記従動ギアおよび前記磁気センサを支持する回路基板と、
前記回路基板を保護するセンサカバーと、
前記センサカバーに取り付けられ、前記操舵角センサを外部部材に取り付けるためのサイドプレートと、を備え、
前記突起部は、前記サイドプレートに設けられ、前記サイドプレートから突出するように配置される。

【0042】

（付記３）
付記２において、好ましくは、
前記突起部は、前記サイドプレートと一体的に形成される

【0043】

（付記４）
付記２又は３において、好ましくは、
前記突起部は、前記回路基板を挟んで前記磁気センサの直下に延在するように配置される。

【0044】

（付記５）
付記２又は３において、好ましくは、
前記突起部は、前記回路基板に載置される前記磁気センサの側面側に延在するように配置される。

【0045】

（付記６）
付記１～５のいずれかにおいて、好ましくは、
前記突起部は、その先端が前記磁気センサの位置を超えて延在するように構成される。

【0046】

（付記７）
付記１～６のいずれかにおいて、好ましくは、
前記突起部は、前記磁気センサよりも幅広く構成される。

【符号の説明】

【0047】

１ 操舵角センサ
２ メインギア
２ａ メインギアの歯部
３ 回路基板
４ 従動ギア
４ａ 従動ギアの歯部
５ 磁気センサ
６ センサカバー
７ サイドプレート
８ 突起部
９ 絶縁電線
１０ シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】