JP2006201025A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ギヤのバックラッシュの影響を排除して回転角検出装置の検出精度を高める。
【解決手段】 回転角検出装置１１は、ステアリングシャフト１５の外周に設けた主プーリ１４と、主プーリ１４にコグベルト２１を介して接続された第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂと、両副プーリ２０Ａ，２０Ｂの回転角をそれぞれ検出する第１、第２回転角センサ１８Ａ，１８Ｂとを備え、両回転角センサ１８Ａ，１８Ｂの出力に基づいてステアリングシャフト１５の回転角を検出する。コグベルト２１を用いたことにより、主プーリ１４および第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂをギヤで連動させる場合に発生するバックラッシュの影響を受けることがなくなり、騒音の発生を抑制しながら３個のプーリ１４，２０Ａ，２０Ｂの回転角を精度良く連動させることができる。しかもコグベルト２１にテンショナー２２で張力を付与するので、コグベルト２１の緩みを防止して回転角の検出精度を更に高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転するシャフトの外周に設けた主円環と、主円環の回転に連動して回転する複数の副円環と、複数の副円環の回転角をそれぞれ検出する複数の回転角センサとを備え、前記複数の回転角センサの出力に基づいて前記シャフトの回転角を検出する回転角検出装置に関する。

ステアリングシャフトに固定した環状駆動ギヤにそれぞれマグネットを備えた一対の従動ギヤを噛合させ、一対の従動ギヤの回転に伴う磁界の変化に基づいてステアリングシャフトの回転角を検出する舵角センサが、下記特許文献１により公知である。
特開２０００−１５９０３７号公報

ところで上記従来のものは、ステアリングシャフトの回転角を環状駆動ギヤに噛合する一対の従動ギヤの回転角に基づいて検出しているため、ステアリングシャフトが右転舵方向に回転するときと左転舵方向に回転するときとで、ギヤのバックラッシュの影響で従動ギヤの回転角が変化してしまい、そのためにステアリングシャフトの回転角の検出精度が低下する問題があった。それだけでなく、環状駆動ギヤの位置に対する一対の従動ギヤの位置の自由度が制限されたり、ギヤのバックラッシュの影響で騒音が発生したりする問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ギヤのバックラッシュの影響を排除してて回転角検出装置の検出精度を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、回転するシャフトの外周に設けた主円環と、主円環の回転に連動して回転する複数の副円環と、複数の副円環の回転角をそれぞれ検出する複数の回転角センサとを備え、前記複数の回転角センサの出力に基づいて前記シャフトの回転角を検出する回転角検出装置において、前記主円環および前記複数の副円環に無端ベルトを巻き掛け、主円環の回転に連動させて前記複数の副円環を回転させるとともに、テンショナーで無端ベルトに張力を与えることを特徴とする回転角検出装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記テンショナーは無端ベルトをその内周側から外周側に付勢して張力を与えることを特徴とする回転角検出装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記テンショナーは無端ベルトをその外周側から内周側に付勢して張力を与えることを特徴とする回転角検出装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、第１副円環の第１回転軸を支持する第１支持体および第２副円環の第２回転軸を支持する第２支持体を相互に接近・離反する方向に移動自在に支持し、前記テンショナーは、前記第１、第２支持体が相互に離反する方向に付勢して前記無端ベルトに張力を与える弾性体を備えたことを特徴とする回転角検出装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記無端ベルトは前記主円環および前記副円環に凹凸係合するコグベルトであることを特徴とする回転角検出装置が提案される。

尚、実施例の主プーリ１４は本発明のプーリに対応し、実施例のステアリングシャフト１５は本発明のシャフトに対応し、実施例の第１、第２回転角センサ１８Ａ，１８Ｂは本発明の回転角センサに対応し、実施例の第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂは本発明の副円環に対応し、実施例のコグベルト２１は本発明の無端ベルトに対応し、実施例の第１、第２揺動アーム３４Ａ，３４Ｂは本発明の第１、第２支持体に対応し、実施例の板ばね３５は本発明の弾性体に対応する。

請求項１の構成によれば、回転するシャフトの外周に設けた主円環と複数の副円環とに無端ベルトを巻き掛け、主円環の回転に連動して回転する複数の副円環の回転角を対応する回転角センサで検出することでシャフトの回転角を検出するので、主円環および副円環をギヤで連動させる場合に発生するバックラッシュの影響を受けることなく、騒音の発生を抑制しながら主円環の回転角を副円環の回転角を精度良く連動させることができ、しかも主円環および副円環をギヤで連動させる場合に比べて、主円環に対する副円環のレイアウトの自由度が向上する。またテンショナーで無端ベルトに張力を与えるので、無端ベルトの緩みを防止して主円環の回転角に副円環の回転角をより精度良く連動させることができる。

請求項２の構成によれば、テンショナーが無端ベルトをその内周側から外周側に付勢して張力を与えるので、テンショナーを無端ベルトの内周側に配置してスペースの節減を図ることができる。

請求項３の構成によれば、テンショナーが無端ベルトをその外周側から内周側に付勢して張力を与えるので、主円環あるいは副円環に対する無端ベルトの巻き付き角を増加させて主円環の回転角に副円環の回転角をより精度良く連動させることができる。

請求項４の構成によれば、第１副円環の第１回転軸を支持する第１支持体および第２副円環の第２回転軸を支持する第２支持体を相互に接近・離反する方向に移動自在に支持し、それら第１、第２支持体をテンショナーで相互に離反する方向に付勢したので、１個のテンショナーで第１、第２副円環を同時に付勢して無端ベルトに確実に張力を与えることができる。

請求項５の構成によれば、主円環および副円環に凹凸係合するコグベルトで無端ベルトを構成したので、主円環および副円環に対してコグベルトがスリップするのを防止して主円環の回転角に副円環の回転角をより精度良く連動させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の第１実施例を示すもので、図１はステアリングシャフトの回転角を検出する回転角検出装置の全体平面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図である。

自動車のステアリングホイールの回転角を検出する回転角検出装置１１は、車体に固定された基板１２上に設けられる。基板１２にはニードルベアリング１３を介して環状の主プーリ１４が回転自在に支持される。主プーリ１４の内周に筒状のステアリングシャフト１５の外周がスプライン嵌合１６する。基板１２に固定した第１ブラケット１７Ａの上面に固定した第１回転角センサ１８Ａから第１回転軸１９Ａが下向きに突出しており、その第１回転軸１９Ａに第１副プーリ２０Ａが支持される。同様に、基板１２に固定した第２ブラケット１７Ｂの上面に固定した第２回転角センサ１８Ｂから第２回転軸１９Ｂが下向きに突出しており、その第２回転軸１９Ｂに第２副プーリ２０Ｂが支持される。

主プーリ１４および第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂに、コグベルト２１が巻き掛けられる。主プーリ１４および第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂは外周に円錐台状の突起１４ａ…，２０ａ…を備えており、これらの突起１４ａ…，２０ａ…がコグベルト２１に形成した孔２１ａ…に係合する。

第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂに間に配置されたテンショナー２２は、基板１２に固定したガイドブロック２３と、ガイドブロック２３に摺動自在に支持したガイドロッド２４と、ガイドロッド２４の先端に固定したプーリホルダ２５と、プーリホルダ２５に支軸２６を介して回転自在に支持したテンショナープーリ２７と、テンショナープーリ２７をコグベルト２１の内周面に押し付ける方向にガイドロッド２４を付勢するコイルばね２８とで構成される。

次に、上記構成を備えた第１実施例の作用を説明する。

ドライバーがステアリングハンドルを操作してステアリングシャフト１５が回転すると、ステアリングシャフト１５にスプライン嵌合１６する主プーリ１４が回転し、主プーリ１４の回転はコグベルト２１を介して第１副プーリ２０Ａおよび第２副プーリ２０Ｂに伝達される。第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂは異なる直径を有するため、第１回転角センサ１８Ａで検出した第１副プーリ２０Ａの回転角と、第２回転角センサ１８Ｂで検出した第２副プーリ２０Ｂの回転角とは異なる値になり、それら二つの回転角の組み合わせから主プーリ１４、つまりステアリングシャフト１５の回転角が検出される。

主プーリ１４および第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂをコグベルト２１ではなくギヤで連動させると、ギヤのバックラッシュの影響で主プーリ１４の右回転時と左回転時とで第１副プーリ２０Ａおよび第２副プーリ２０Ｂの回転角が変化してしまい、回転角検出装置１１の検出精度が低下してしまう問題がある。しかしながら、本実施例では、主プーリ１４および第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂをコグベルト２１で連動させるので、ギヤのバックラッシュの影響をなくして回転角検出装置１１の検出精度を高めるとともに、騒音の発生を抑制することができる。

またギヤによる連動では、主プーリ１４に対する第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂの配置の自由度が制限されてしまうが、コグベルト２１を用いたことで第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂの配置の自由度が向上する。しかも主プーリ１４および第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂとコグベルト２１とが凹凸係合するので、コグベルト２１がスリップするのを防止して回転角検出装置１１の検出精度を更に高めことができる。

更に、コイルばね２８の弾発力でガイドロッド２４を付勢し、テンショナープーリ２７をコグベルト２１の内周面に押し付けて張力を与えるので、コグベルト２１の緩みによる回転角検出装置１１の検出精度の低下を防止することができる。またテンショナー２２がコグベルト２１を内周側から外周側に付勢して張力を与えるので、テンショナー２２をコグベルト２１の内周側に配置してスペースの節減を図ることができる。

次に、図４に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

第２実施例は、テンショナー２２の構造が第１実施例と異なっている。第２実施例のテンショナー２２は、基板１２に植設したピン２９に巻き付けた捩じりばね３０の一端をばね受け３１に係止するとともに、捩じりばね３０の他端に設けた支軸３２に回転自在に支持したテンショナープーリ２７を、コグベルト２１の内周面に弾発的に当接させて構成される。この第２実施例によっても、上述した第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。

次に、図５に基づいて本発明の第３実施例を説明する。

第３実施例は、テンショナー２２の配置位置が第１実施例と異なっている。即ち、第１実施例ではテンショナー２２がコグベルト２１の内周側に配置されているのに対し、第３実施例では同じ構造のテンショナー２２がコグベルト２１の外周側に配置されている。この第３実施例によれば、第１実施例の作用効果に加えて、第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂに対するコグベルト２１の巻き付き角を増加させ、主プーリ１４の回転角に第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂの回転角をより精度良く連動させることができる。

図６〜図８は本発明の第４実施例を示すもので、図６は回転角検出装置の全体平面図、図７は図６の７−７線断面図、図８は図６の８−８線断面図である。

基板１２上に植設した第１、第２支軸３３Ａ，３３Ｂに一端を揺動自在に支持された第１、第２揺動アーム３４Ａ，３４Ｂの他端上面に第１、第２回転角センサ１８Ａ，１８Ｂが支持されており、これらの第１、第２回転角センサ１８Ａ，１８Ｂから下方に突出する第１、第２回転軸１９Ａ，１９Ｂに第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂが設けられる。第１、第２揺動アーム３４Ａ，３４Ｂを相互に離間する方向に付勢してコグベルト２１に張力を与えるテンショナー２２は、揺動アーム３３，３３の他端部に設けた連結部３４ａ，３４ａを連結する円弧状の板ばね３５と、基板１２に固定したガイドブロック３６と、ガイドブロック３６に摺動自在に支持されて板ばね３５の中央部に接続されたガイドロッド３７と、ガイドロッド３７を板ばね３５に向けて付勢するコイルスばね３８とで構成される。

しかして、コイルばね３８の弾発力で板ばね３５の中央部を押すと、第１、第２揺動アーム３４Ａ，３４Ｂが相互に離間する方向に移動して第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂがコグベルト２１の内周面に押し付けられ、コグベルト２１に張力が付与される。この実施例によれば、単一のテンショナー２２で第１、第２副プーリ２０Ａ，２０Ｂの両方を付勢してコグベルト２１に確実に張力を付与することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明の回転角検出装置１１は、ステアリングシャフト１５以外の任意のシャフトの回転角検出に適用することができる。

また実施例の回転角検出装置１１は２個の副プーリ２０Ａ，２０Ｂを備えているが、副プーリの数は３個以上であっても良い。

第１実施例に係る回転角検出装置の全体平面図 図１の２−２線断面図 図１の３−３線断面図 第２実施例に係る回転角検出装置の全体平面図 第３実施例に係る回転角検出装置の全体平面図 第４実施例に係る回転角検出装置の全体平面図 図６の７−７線断面図 図６の８−８線断面図

符号の説明

１４ 主プーリ（主円環）
１５ ステアリングシャフト（シャフト）
１８Ａ 第１回転角センサ（回転角センサ）
１８Ｂ 第２回転角センサ（回転角センサ）
１９Ａ 第１回転軸
１９Ｂ 第２回転軸
２０Ａ 第１副プーリ（副円環）
２０Ｂ 第２副プーリ（副円環）
２１ コグベルト（無端ベルト）
２２ テンショナー
３４Ａ 第１揺動アーム（第１支持体）
３４Ｂ 第２揺動アーム（第２支持体）
３５ 板ばね

Claims (5)

1. 回転するシャフト（１５）の外周に設けた主円環（１４）と、
   主円環（１４）の回転に連動して回転する複数の副円環（２０Ａ，２０Ｂ）と、
   複数の副円環（２０Ａ，２０Ｂ）の回転角をそれぞれ検出する複数の回転角センサ（１８Ａ，１８Ｂ）と、
   を備え、前記複数の回転角センサ（１８Ａ，１８Ｂ）の出力に基づいて前記シャフト（１５）の回転角を検出する回転角検出装置において、
   前記主円環（１４）および前記複数の副円環（２０Ａ，２０Ｂ）に無端ベルト（２１）を巻き掛け、主円環（１４）の回転に連動させて前記複数の副円環（２０Ａ，２０Ｂ）を回転させるとともに、テンショナー（２２）で無端ベルト（２１）に張力を与えることを特徴とする回転角検出装置。
2. 前記テンショナー（２２）は無端ベルト（２１）をその内周側から外周側に付勢して張力を与えることを特徴とする、請求項１に記載の回転角検出装置。
3. 前記テンショナー（２２）は無端ベルト（２１）をその外周側から内周側に付勢して張力を与えることを特徴とする、請求項１に記載の回転角検出装置。
4. 第１副円環（２０Ａ）の第１回転軸（１９Ａ）を支持する第１支持体（３４Ａ）および第２副円環（２０Ｂ）の第２回転軸（１９Ｂ）を支持する第２支持体（３４Ｂ）を相互に接近・離反する方向に移動自在に支持し、
   前記テンショナー（２２）は、前記第１、第２支持体（３４Ａ，３４Ｂ）が相互に離反する方向に付勢して前記無端ベルト（２１）に張力を与える弾性体（３５）を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の回転角検出装置。
5. 前記無端ベルト（２１）は前記主円環（１４）および前記副円環（２０Ａ，２０Ｂ）に凹凸係合するコグベルトであることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の回転角検出装置。

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