JP5147531B2 - Rotation angle detection device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、例えば車両のステアリング軸等の回転角を絶対角として検出する回転角検出装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a rotation angle detection device that detects a rotation angle of, for example, a steering shaft of a vehicle as an absolute angle and a method for manufacturing the rotation angle detection device.

この種の回転角検出装置は、例えば車両の姿勢制御技術に関して、運転者によるステアリング操作（ステアリング軸の回転角）を絶対角として検出する用途に適している。回転角の検出には、一般的にステアリング軸の回転に連動して主動ギヤを一体に回転させつつ、この主動ギヤと噛み合う２つの従動ギヤ同士に生じる回転の位相差から、演算によって絶対角を算出する手法が採用されている。   This type of rotation angle detection device is suitable for use in detecting the steering operation (rotation angle of the steering shaft) by the driver as an absolute angle, for example, with respect to vehicle attitude control technology. The rotation angle is generally detected by calculating the absolute angle from the phase difference between the rotations of the two driven gears that mesh with the main driving gear while the main driving gear is rotated integrally with the rotation of the steering shaft. The calculation method is adopted.

このため従来、２つの従動ギヤに回転の位相差を生じさせる歯車機構として、互いに異なる歯数を持つ２つの主動ギヤに対し、それぞれ同じ歯数の従動ギヤを噛み合わせる先行技術（例えば、特許文献１参照。）が知られている。この先行技術は、ロータ部に歯数の異なる第１主動ギヤと第２主動ギヤを軸方向に２段に並べて同心に配置するとともに、それぞれに同じ歯数の従動ギヤを噛み合わせた構造である。このような先行技術では、各従動ギヤの回転角に応じた角度信号をそれぞれ取り出して、これら角度信号の間の差分と、少なくとも一方の角度信号とからロータ部の絶対角を検出することができる。特に先行技術では、ロータ部の最大回転数をＮ（Ｎは整数）、一方の主動ギヤと従動ギヤとのギア比をｎ（ｎは整数）とするとき、第１主動ギヤの歯数はＮ×ｎのｍ倍（ｍは整数）で構成されており、第２主動ギヤの歯数はＮ×ｎ−１のｍ倍（ｍは整数）の歯数で構成されている。
特開２００４−３４０６７７号公報（段落００１４〜００１６、表１、図１） For this reason, conventionally, as a gear mechanism for generating a phase difference in rotation between two driven gears, prior art in which the driven gears having the same number of teeth are meshed with two main driving gears having different numbers of teeth (for example, patent documents) 1) is known. This prior art has a structure in which the first main driving gear and the second main driving gear having different numbers of teeth are arranged in two stages in the axial direction and arranged concentrically with each other, and the driven gears having the same number of teeth are meshed with each other. . In such prior art, an angle signal corresponding to the rotation angle of each driven gear can be taken out, and the absolute angle of the rotor portion can be detected from the difference between these angle signals and at least one of the angle signals. . In particular, in the prior art, when the maximum rotational speed of the rotor portion is N (N is an integer) and the gear ratio between one main driving gear and the driven gear is n (n is an integer), the number of teeth of the first main driving gear is N. Xn is m times (m is an integer), and the number of teeth of the second main driving gear is m times Nxn-1 (m is an integer).
Japanese Patent Laying-Open No. 2004-340677 (paragraphs 0014 to 0016, Table 1, FIG. 1)

上記の先行技術によれば、各主動ギヤの歯数と、従動ギヤの歯数との組み合わせを複数のパターンから選定することができることから、それだけ選択の幅が広く、設計の自由度が高いという利点が得られる。   According to the above prior art, the combination of the number of teeth of each main gear and the number of teeth of the driven gear can be selected from a plurality of patterns, so that the selection range is wide and the degree of design freedom is high. Benefits are gained.

しかしながら、この種の回転角検出装置を車両のステアリング角センサ等に適用した場合、これを実際に設置するスペース（ステアリングコラム内のスペース）にある程度の制約があるため、部品サイズが極端に多くなる歯数の組み合わせを採用することは難しい。具体的には、先行技術において２つの主動ギヤ同士の歯数差を２，３，４，・・・，９と増やしていくと、それに伴って各主動ギヤの歯数が２倍、３倍、４倍、・・・、９倍に増え、合わせて従動ギヤの歯数も２倍、３倍、４倍、・・・、９倍と劇的に増加する。このような状況にあっては、サイズの拡大によって機構部品（各種のギヤ）が筐体内に収まり切らなくなるため、設計上は実現可能であっても、実用上、無理のない範囲内に歯数を抑えるしかない。   However, when this type of rotation angle detection device is applied to a steering angle sensor of a vehicle or the like, the space for actually installing the rotation angle detection device (space in the steering column) is limited to some extent, so that the component size becomes extremely large. It is difficult to employ a combination of teeth. Specifically, when the number of teeth difference between the two main driving gears is increased to 2, 3, 4,..., 9 in the prior art, the number of teeth of each main driving gear is doubled and tripled accordingly. The number of teeth of the driven gear is dramatically increased to 2 times, 3 times, 4 times, ..., 9 times. In such a situation, the mechanical parts (various gears) will not fit in the housing due to the increase in size, so the number of teeth is within the practical range even if it is feasible in design. There is no choice but to suppress it.

そこで本発明は、実用に適した範囲内でより自由度の高い歯数の組み合わせを実現することができる技術の提供を課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the technique which can implement | achieve the combination of the number of teeth with a high freedom within the range suitable for practical use.

上記の課題を解決するため、本発明は以下の解決手段を採用する。
本発明は、３６０度を超える所定角度の範囲内で回転運動する検出対象物の回転角を、絶対角度として検出する回転角検出装置である。特に本発明の回転角検出装置は、検出対象物と同心にして一体的に回転する第１主動ギヤと、第１主動ギヤが有する歯数と異なる歯数を有し、かつ第１主動ギヤとともに検出対象物と同心にして一体的に回転する第２主動ギヤと、第１主動ギヤに噛み合わされて回転する第１従動ギヤと、第１従動ギヤの回転角に応じた第１回転角信号を出力する第１信号出力部と、第１従動ギヤが有する歯数と異なる歯数を有し、かつ第２主動ギヤに噛み合わされて回転する第２従動ギヤと、第２従動ギヤの回転角に応じた第２回転角信号を出力する第２信号出力部と、第１及び第２回転角信号に基づいて検出対象物の絶対角度を検出する角度検出部とを備えたものである。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following solutions.
The present invention is a rotation angle detection device that detects, as an absolute angle, the rotation angle of a detection object that rotates in a range of a predetermined angle exceeding 360 degrees. In particular, the rotation angle detection device of the present invention has a first main driving gear that rotates concentrically with the object to be detected, a number of teeth different from the number of teeth that the first main driving gear has, and together with the first main driving gear. A second main driving gear that rotates concentrically with the object to be detected, a first driven gear that rotates in mesh with the first main driving gear, and a first rotation angle signal corresponding to the rotation angle of the first driven gear. The first signal output unit for output, the second driven gear having a number of teeth different from the number of teeth of the first driven gear and meshing with the second driven gear, and the rotation angle of the second driven gear. A second signal output unit that outputs a corresponding second rotation angle signal and an angle detection unit that detects an absolute angle of the detection target based on the first and second rotation angle signals are provided.

本発明の回転角検出装置によれば、第１主動ギヤの歯数と第２主動ギヤの歯数が互いに異なっており、これらに噛み合う第１従動ギヤの歯数と第２従動ギヤの歯数も互いに異なっている。このとき、第１主動ギヤと第１従動ギヤ、また第２主動ギヤと第２従動ギヤの各ギヤ比が異なることで、２つの従動ギヤの回転に位相差を生じ、それによって検出対象物の絶対角度が検出可能となる。   According to the rotation angle detecting device of the present invention, the number of teeth of the first main driving gear and the number of teeth of the second main driving gear are different from each other, and the number of teeth of the first driven gear and the number of teeth of the second driven gear meshing with each other. Are also different from each other. At this time, the gear ratios of the first main driving gear and the first driven gear, and the second main driving gear and the second driven gear are different, thereby causing a phase difference in the rotation of the two driven gears. An absolute angle can be detected.

特に本発明の回転角検出装置では、第１主動ギヤと第２主動ギヤとの歯数差を１以外の数に設定しても、それぞれに噛み合う第１従動ギヤ、第２従動ギヤの各歯数を個別に調整することで、単純に歯数を２倍、３倍、・・・と増加することなく、適切な歯数の組み合わせを設定することができる。このため、主動ギヤ同士の歯数差を変更しても、それに伴って全体のサイズが極端に増加することがないことから、それだけ設計の自由度を高くすることができる。   In particular, in the rotation angle detection device of the present invention, even if the number of teeth difference between the first main driving gear and the second main driving gear is set to a number other than 1, each tooth of the first driven gear and the second driven gear that mesh with each other is set. By adjusting the number individually, an appropriate combination of the number of teeth can be set without simply increasing the number of teeth by 2 times, 3 times,... For this reason, even if the difference in the number of teeth between the main driving gears is changed, the overall size does not increase excessively. Accordingly, the degree of design freedom can be increased accordingly.

本発明の回転角検出装置において、第１主動ギヤの歯数（Ｚ１）、第２主動ギヤの歯数（Ｚ２）、第１従動ギヤの歯数（Ｓ１）及び第２従動ギヤの歯数（Ｓ２）は、以下の条件を満たす範囲内で自由に設定することができる。 In the rotation angle detection device of the present invention, the number of teeth of the first main driving gear (Z 1 ), the number of teeth of the second main driving gear (Z 2 ), the number of teeth of the first driving gear (S 1 ), and the number of second driving gears The number of teeth (S 2 ) can be freely set within a range that satisfies the following conditions.

すなわち、角度検出部により検出可能な絶対角度の範囲を、３６０度を超えて第１従動ギヤの歯数（Ｓ１）に比例する最大絶対角度（θｍａｘ）として設定したとき、各歯数（Ｚ１，Ｚ２，Ｓ１，Ｓ２）相互の関係は、第１主動ギヤの歯数（Ｚ１）に対して任意の自然数（ｍ）を加減することで、この加減後における数（Ｚ１±ｍ）と第１従動ギヤの歯数（Ｓ１）との比（（Ｚ１±ｍ）／Ｓ１）を、第２主動ギヤと第２従動ギヤとのギヤ比（Ｚ２／Ｓ２）に一致させる条件を満たしている。 That is, when the absolute angle range detectable by the angle detector is set as the maximum absolute angle (θmax) that exceeds 360 degrees and is proportional to the number of teeth of the first driven gear (S 1 ), the number of teeth (Z 1 , Z 2 , S 1 , S 2 ) is obtained by adding / subtracting an arbitrary natural number (m) to / from the number of teeth (Z 1 ) of the first main driving gear (Z 1 ± m) and the ratio of the number of teeth (S 1 ) of the first driven gear ((Z 1 ± m) / S 1 ) to the gear ratio (Z 2 / S 2 ) of the second driven gear and the second driven gear. ) Is met.

この場合、任意の自然数（ｍ）を最小の１に選定すれば、各歯数（Ｚ１，Ｚ２，Ｓ１，Ｓ２）を最小に設定することができる。また本発明の条件の下では、任意の自然数（ｍ）を１以外の数に選定しても、それに伴って各歯数（Ｚ１，Ｚ２，Ｓ１，Ｓ２）が単純に２倍、３倍、・・・と増加していくことがないことから、実用的に無理のない範囲内で、ある程度の大きさを有する歯数（Ｚ１，Ｚ２，Ｓ１，Ｓ２）を最適に設定することができる。 In this case, if an arbitrary natural number (m) is selected to be the minimum 1, each number of teeth (Z 1 , Z 2 , S 1 , S 2 ) can be set to the minimum. Further, under the conditions of the present invention, even if an arbitrary natural number (m) is selected as a number other than 1, the number of teeth (Z 1 , Z 2 , S 1 , S 2 ) is simply doubled accordingly. The number of teeth (Z 1 , Z 2 , S 1 , S 2 ) having a certain size is within a practically reasonable range because it does not increase three times. It can be set optimally.

また本発明の回転角検出装置において、角度検出部により検出可能な最大絶対角度（θｍａｘ）を、３６０度の任意の数（Ｎ）倍に設定したとき、第１従動ギヤの歯数（Ｓ１）は、任意の自然数（ｍ）と任意の数（Ｎ）とを掛け合わせた数（ｍ・Ｎ）に設定されている。 In the rotation angle detection device of the present invention, when the maximum absolute angle (θmax) detectable by the angle detection unit is set to an arbitrary number (N) times 360 degrees, the number of teeth of the first driven gear (S 1 ) Is set to a number (m · N) obtained by multiplying an arbitrary natural number (m) and an arbitrary number (N).

この場合、任意の自然数（ｍ）と任意の数（Ｎ）を選定するだけで、容易に第１従動ギヤの歯数（Ｓ１）を設定することができ、さらにその他の歯数（Ｚ１，Ｚ２，Ｓ２）をも容易に設定することができる。 In this case, the number of teeth (S 1 ) of the first driven gear can be easily set by simply selecting an arbitrary natural number (m) and an arbitrary number (N), and the other number of teeth (Z 1 , Z 2 , S 2 ) can also be set easily.

また本発明は、回転角検出装置の製造方法を提供する。本発明の製造方法は、以下のステップを有する。   Moreover, this invention provides the manufacturing method of a rotation angle detection apparatus. The manufacturing method of the present invention includes the following steps.

〔ステップ１〕
検出可能な範囲として、最大絶対角度（θｍａｘ）を３６０度の任意の数（Ｎ）倍に決定する。この場合、検出対象物の実用上の回転角から任意の数（Ｎ）を決定すればよい。 [Step 1]
As a detectable range, the maximum absolute angle (θmax) is determined to be an arbitrary number (N) times 360 degrees. In this case, an arbitrary number (N) may be determined from the practical rotation angle of the detection target.

〔ステップ２〕
次に第１従動ギヤの歯数（Ｓ１）を、任意に選択した自然数（ｍ）と任意の数（Ｎ）との積（ｍ・Ｎ）から決定する。なお自然数（ｍ）は、上記のように最小の１を選択すると、そのときの条件が歯数を最小にするものとなる。 [Step 2]
Next, the number of teeth (S 1 ) of the first driven gear is determined from the product (m · N) of an arbitrarily selected natural number (m) and an arbitrary number (N). As for the natural number (m), when the minimum 1 is selected as described above, the condition at that time minimizes the number of teeth.

〔ステップ３〕
任意に設定したギヤ比（Ｋ）に対し、任意の数（Ｎ）を乗じた値に１を加減した後、この加減後の値に任意に選択した自然数（ｍ）を乗じて得た数を第１従動ギヤの歯数（Ｚ１）として決定する。 [Step 3]
A value obtained by multiplying a value obtained by multiplying the arbitrarily set gear ratio (K) by an arbitrary number (N) by 1, and then multiplying the value after the addition / subtraction by an arbitrarily selected natural number (m). It is determined as the number of teeth (Z 1 ) of the first driven gear.

〔ステップ４〕
第２主動ギヤの歯数（Ｚ２）と第２従動ギヤの歯数（Ｓ２）との組み合わせを、ギヤ比（Ｋ）の関係が満たされる条件の下で選択する。ここでは、特にギヤ比（Ｋ）の関係が成り立つ限り、歯数の組み合わせを自由に選ぶことができるので、極めて自由度が高い。 [Step 4]
A combination of the number of teeth of the second main driving gear (Z 2 ) and the number of teeth of the second driven gear (S 2 ) is selected under the condition that the relationship of the gear ratio (K) is satisfied. Here, the combination of the number of teeth can be freely selected as long as the relationship of the gear ratio (K) is established, so that the degree of freedom is extremely high.

また本発明の製造方法において、上記のギヤ比（Ｋ）は、第２主動ギヤの歯数（Ｚ２）と第２従動ギヤの歯数（Ｓ２）との組み合わせが成り立つ範囲内で整数又は小数から設定可能である。この場合、より多様な歯数の組み合わせを実現することができるので、さらに自由度を向上することができる。 In the manufacturing method of the present invention, the gear ratio (K) is an integer or a value within a range in which a combination of the number of teeth of the second main driving gear (Z 2 ) and the number of teeth of the second driven gear (S 2 ) is established. It can be set from a decimal. In this case, since combinations of more diverse numbers of teeth can be realized, the degree of freedom can be further improved.

本発明の回転角検出装置及びその製造方法によれば、各ギヤの歯数を高い自由度で設定することができる。このため、既存の歯数の組み合わせを大きく変更することなく、各種の検出対象物に合わせて回転角検出装置を最適に構成することができる。   According to the rotation angle detection device and the manufacturing method thereof of the present invention, the number of teeth of each gear can be set with a high degree of freedom. For this reason, it is possible to optimally configure the rotation angle detection device in accordance with various detection objects without greatly changing the existing combination of the number of teeth.

以下、回転角検出装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態の回転角検出装置１０の斜視図である。この回転角検出装置１０は、例えば車両のステアリング軸の回転角を絶対角として検出するステアリング角センサとしての用途に好適している。この場合、検出対象物となるのはステアリング軸であり、絶対角度の検出範囲は例えば３６０度の５倍程度である。ただし、本発明はこのような条件に限られるものではない。 Hereinafter, an embodiment of a rotation angle detection device will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a rotation angle detection device 10 according to an embodiment. The rotation angle detection device 10 is suitable for use as a steering angle sensor that detects, for example, the rotation angle of a steering shaft of a vehicle as an absolute angle. In this case, the object to be detected is the steering shaft, and the absolute angle detection range is, for example, about five times 360 degrees. However, the present invention is not limited to such conditions.

回転角検出装置１０は、その中央に挿通穴１０ａが厚み方向に貫通して形成されており、回転角検出装置１０は、この貫通穴１０ａ内に図示しない車両のステアリング軸を挿通させた状態で、図示しないステアリングコラム内に取り付けられるものとなっている。回転角検出装置１０を取り付けた状態では、図示しないステアリング軸の回転中心が挿通穴１０ａの中心軸線ＣＬに略合致する。なお回転角検出装置１０の周縁部分には、ステアリングコラム内に装着された図示しない回転コネクタへの固定用に複数のねじ挿通穴１０ｂが形成されている。   The rotation angle detection device 10 is formed with an insertion hole 10a penetrating in the thickness direction at the center thereof, and the rotation angle detection device 10 is in a state where a steering shaft of a vehicle (not shown) is inserted into the through hole 10a. It is attached in a steering column (not shown). In a state where the rotation angle detection device 10 is attached, the rotation center of a steering shaft (not shown) substantially matches the center axis CL of the insertion hole 10a. A plurality of screw insertion holes 10b are formed in the peripheral portion of the rotation angle detection device 10 for fixing to a rotation connector (not shown) mounted in the steering column.

回転角検出装置１０の筐体（ハウジング）は、大きく分けてカバー２０及びケース４０の２つのパーツから構成されている。またカバー２０とケース４０との間には、ホルダ３０が設置されている。これらカバー２０及びケース４０は、ホルダ３０をちょうど中間に配置した状態で、その両側から厚み方向（中心軸線ＣＬの方向）に向かい合わせにするようにして組み付けられている。   A housing (housing) of the rotation angle detection device 10 is roughly composed of two parts, a cover 20 and a case 40. A holder 30 is installed between the cover 20 and the case 40. The cover 20 and the case 40 are assembled so as to face each other in the thickness direction (in the direction of the central axis CL) from both sides in a state where the holder 30 is disposed just in the middle.

挿通穴１０ａは、カムロータ５０と主動ギヤユニット支持体６０とを連結することによって形成されている。主動ギヤユニット支持体６０は、後述する主動ギヤユニット１２を支持する支持体として、合成樹脂材料によって主動ギヤユニット１２と一体成形されている。これらカムロータ５０及び主動ギヤユニット支持体６０はいずれも環状をなし、上記のカバー２０、ケース４０及びホルダ３０に対して中心軸線ＣＬの周りに回転する。このうちカムロータ５０には、その周方向の一箇所にキャンセルカム５０ａが形成されており、このキャンセルカム５０ａは中心軸線ＣＬに沿って突出している。キャンセルカム５０ａは、例えば図示しないターンシグナルスイッチの左右いずれかの操作（ＯＮ）時に、これを中立（ＯＦＦ）位置に復帰させるための機構部品として利用することができる。   The insertion hole 10 a is formed by connecting the cam rotor 50 and the main driving gear unit support body 60. The main driving gear unit support body 60 is integrally formed with the main driving gear unit 12 of a synthetic resin material as a supporting body for supporting the main driving gear unit 12 described later. Each of the cam rotor 50 and the main driving gear unit support 60 has an annular shape, and rotates around the central axis CL with respect to the cover 20, the case 40, and the holder 30. Among these, the cam rotor 50 is formed with a cancel cam 50a at one place in the circumferential direction, and the cancel cam 50a protrudes along the central axis CL. The cancel cam 50a can be used as a mechanism component for returning the turn signal switch (not shown) to the neutral (OFF) position when the left or right operation (ON) is performed, for example.

また主動ギヤユニット支持体６０には、その周方向の一箇所（複数箇所でもよい）にキャンセルカム５０ａと反対向きに突出した連結部６０ａが形成されている。この連結部６０ａは、例えば図示しない回転コネクタの可動側ハウジングの凹部に嵌め合わされることで、回転コネクタの可動側ハウジングの回転を主動ギヤユニット支持体６０に伝達する機構部品として利用することができる。ここで、回転コネクタの可動側ハウジングはステアリング軸と直接連結されて、固定側ハウジングはステアリングコラムに固定されている。   Further, the main driving gear unit support body 60 is formed with a connecting portion 60a that protrudes in the opposite direction to the cancel cam 50a at one place (a plurality of places) in the circumferential direction. The connecting portion 60a can be used as a mechanism component that transmits the rotation of the movable housing of the rotary connector to the main gear unit support 60 by being fitted into a concave portion of the movable housing of the rotary connector (not shown). . Here, the movable housing of the rotary connector is directly connected to the steering shaft, and the stationary housing is fixed to the steering column.

また、カバー２０の上面（図中表側の面）からはコネクタ２０ａが突出して設けられており、回転角検出装置１０は、このコネクタ２０ａを介して図示しない電子制御ユニット（車載ＥＣＵ）に接続されるものとなっている。図１でみて、カバー２０の上面には複数個のピン挿入穴２０ｂ（一部にのみ符号を付す）が配列して形成されている。これらピン挿入穴２０ｂには、回転角検出装置１０の組立後において、その電気的特性の検査を行ったり、内蔵のデバイスにソフトウェアを書き込んだりする際にコンタクトプローブが挿通されるものとなっている。なお検査等の終了後は、例えば図示しないラベル貼付によりピン挿入穴２０ｂは塞がれる。   Further, a connector 20a is provided so as to protrude from the upper surface (surface on the front side in the figure) of the cover 20, and the rotation angle detection device 10 is connected to an electronic control unit (in-vehicle ECU) (not shown) via this connector 20a. It has become. As shown in FIG. 1, a plurality of pin insertion holes 20 b (only a part of which are denoted by reference numerals) are arranged on the upper surface of the cover 20. In these pin insertion holes 20b, contact probes are inserted when the electrical characteristics are inspected or software is written in a built-in device after the rotation angle detector 10 is assembled. . In addition, after completion | finish of a test | inspection etc., the pin insertion hole 20b is closed by label sticking which is not illustrated, for example.

次に図２は、回転角検出装置１０を主な構成要素に分解して示した斜視図である。以下、回転角検出装置１０の主な構成要素について説明する。   Next, FIG. 2 is a perspective view showing the rotation angle detection device 10 disassembled into main components. Hereinafter, main components of the rotation angle detection device 10 will be described.

回転角検出装置１０は、主動ギヤユニット１２、第１従動ギヤ１４及び第２従動ギヤ１５を備えている。このうち主動ギヤユニット１２には、その中央に挿通穴１２ａが貫通して設けられている。この挿通穴１２ａは、回転角検出装置１０の完成状態で、上記の挿通穴１０ａの一部を構成する。また回転角検出装置１０が図示しないステアリングコラムに取り付けられた状態では、主動ギヤユニット１２の貫通穴１２ａ内に図示しないステアリング軸（検出対象物）が挿通され、この状態でステアリング軸と一体的に主動ギヤユニット１２が回転する。   The rotation angle detection device 10 includes a main driving gear unit 12, a first driven gear 14, and a second driven gear 15. Of these, the main drive gear unit 12 is provided with an insertion hole 12a extending through the center thereof. The insertion hole 12a constitutes a part of the insertion hole 10a when the rotation angle detection device 10 is completed. When the rotation angle detector 10 is attached to a steering column (not shown), a steering shaft (detection target) (not shown) is inserted into the through hole 12a of the main gear unit 12, and in this state, the steering shaft is integrated with the steering shaft. The main gear unit 12 rotates.

主動ギヤユニット１２の外周部分には、第１主動ギヤ１２ｂ及び第２主動ギヤ１２ｃが形成されている。これら第１及び第２主動ギヤ１２ｂ，１２ｃは、互いに同心にして、軸方向に２段をなして配置されている。なお第１主動ギヤ１２ｂと第２主動ギヤ１２ｃとは、互いに歯数が異なっている。   A first main driving gear 12 b and a second main driving gear 12 c are formed on the outer peripheral portion of the main driving gear unit 12. The first and second main driving gears 12b and 12c are arranged concentrically with each other in two stages in the axial direction. The first main driving gear 12b and the second main driving gear 12c have different numbers of teeth.

第１及び第２従動ギヤ１４，１５は、それぞれ第１及び第２主動ギヤ１２ｂ，１２ｃに噛み合わされている。この状態で第１及び第２従動ギヤ１４，１５は、それぞれ第１及び第２主動ギヤ１２ｂ，１２ｃの回転に従って回転する。これら第１従動ギヤ１４と第２従動ギヤ１５もまた、互いの歯数が異なっている。   The first and second driven gears 14 and 15 are meshed with the first and second main driving gears 12b and 12c, respectively. In this state, the first and second driven gears 14 and 15 rotate according to the rotation of the first and second main driving gears 12b and 12c, respectively. The first driven gear 14 and the second driven gear 15 also have different numbers of teeth.

第１及び第２従動ギヤ１４，１５には、それぞれ回転中心を基準として磁石１６が取り付けられている。磁石１６は各従動ギヤ１４，１５の一端面側に露出した状態で設置されており、それぞれ第１及び第２従動ギヤ１４，１５の回転に伴って一体に回転する。   A magnet 16 is attached to each of the first and second driven gears 14 and 15 with the rotation center as a reference. The magnet 16 is installed in an exposed state on one end face side of each driven gear 14, 15, and rotates integrally with the rotation of the first and second driven gears 14, 15, respectively.

回転角検出装置１０の完成状態で、主動ギヤユニット１２及び２つの従動ギヤ１４，１５は、上記のホルダ３０とケース４０との間に収容される。すなわち、ホルダ３０の中央には挿通穴３０ａが形成されており、ホルダ３０は、この挿通穴３０ａ内に主動ギヤユニット１２を嵌め合わせた状態で、これを回転自在に支持することができる。なお本実施形態では、主動ギヤユニット１２、第１及び第２従動ギヤ１４，１５、そしてホルダ３０はいずれも合成樹脂材料から形成されている。   In the completed state of the rotation angle detection device 10, the main driving gear unit 12 and the two driven gears 14 and 15 are accommodated between the holder 30 and the case 40. That is, an insertion hole 30a is formed in the center of the holder 30, and the holder 30 can rotatably support the main drive gear unit 12 in a state in which the main drive gear unit 12 is fitted in the insertion hole 30a. In the present embodiment, the main driving gear unit 12, the first and second driven gears 14 and 15, and the holder 30 are all made of a synthetic resin material.

ホルダ３０には、２つの従動ギヤ１４，１５に対応して２箇所の支持部が形成されている。図２では隠れているため示されていないが、ケース４０が取り付けられるホルダ３０の一側の面では、２箇所の支持部がそれぞれ略円形の窪み状に成形されており、各支持部は、その窪み内に各従動ギヤ１４，１５を嵌め合わせた状態で、これを回転自在に支持することができる。なお図２には、２箇所の支持部にそれぞれ対応して、ホルダ３０の他側の面から僅かに突出した突出部３２が示されている。   The holder 30 is formed with two support portions corresponding to the two driven gears 14 and 15. Although not shown because it is hidden in FIG. 2, two support portions are each formed in a substantially circular depression shape on one side surface of the holder 30 to which the case 40 is attached. With the driven gears 14 and 15 fitted in the recesses, the driven gears 14 and 15 can be rotatably supported. FIG. 2 shows protrusions 32 that slightly protrude from the other surface of the holder 30 in correspondence with the two support portions.

またホルダ３０には、２箇所の支持部にそれぞれ対応して円形状の開口３０ｂが形成されている。これら開口３０ｂはホルダ３０を厚み方向に貫通しており、各従動ギヤ１４，１５が支持部に支持された状態で、それぞれの磁石１６の回転領域に開口３０ｂが対向して位置付けられるものとなっている。   The holder 30 is formed with circular openings 30b corresponding to the two support portions. These openings 30b penetrate the holder 30 in the thickness direction, and the openings 30b are positioned to face the rotation regions of the respective magnets 16 in a state where the driven gears 14 and 15 are supported by the support portions. ing.

本実施形態では、上記のケース４０が例えば薄肉（厚さ１ｍｍ未満）のステンレス鋼板をプレス加工して成形されている。ケース４０の中央にも円形状の挿通穴４０ａが形成されており、この挿通穴４０ａは回転角検出装置１０の完成状態において上記の挿通穴１０ａの一部を構成する。   In the present embodiment, the case 40 is formed by pressing a thin stainless steel plate (thickness less than 1 mm), for example. A circular insertion hole 40 a is also formed in the center of the case 40, and this insertion hole 40 a constitutes a part of the insertion hole 10 a in the completed state of the rotation angle detection device 10.

ケース４０の内面、つまり完成状態においてホルダ３０に向き合う面には、２つの従動ギヤ１４，１５にそれぞれ対応して円形状の支持部４２が形成されている。これら支持部４２は、ケース４０の内面からホルダ３０に向けて僅かに突出しており、この突出部分に第１及び第２従動ギヤ１４，１５をそれぞれ嵌め合わせた状態で、これらを回転自在に支持することができる。回転角検出装置１０の完成状態では、ケース４０がホルダ３０と組み合わせられることで、これらケース４０とホルダ３０との間に第１及び第２従動ギヤ１４，１５が収容される。この状態で第１及び第２従動ギヤ１４，１５は、それぞれの一端面と他端面とがそれぞれホルダ３０の支持部とケース４０の支持部４２とに挟み込まれるようにして支持される。   Circular support portions 42 corresponding to the two driven gears 14 and 15 are formed on the inner surface of the case 40, that is, the surface facing the holder 30 in the completed state. These support portions 42 slightly protrude from the inner surface of the case 40 toward the holder 30, and the first and second driven gears 14 and 15 are fitted to the protruding portions, respectively, so that they can be rotatably supported. can do. In the completed state of the rotation angle detection device 10, the case 40 is combined with the holder 30, whereby the first and second driven gears 14 and 15 are accommodated between the case 40 and the holder 30. In this state, the first and second driven gears 14 and 15 are supported such that their one end surfaces and the other end surfaces are sandwiched between the support portion of the holder 30 and the support portion 42 of the case 40, respectively.

またケース４０の内面には、挿通穴４０ａの周囲に環状の摺動面４６が形成されている。この摺動面４６は、主動ギヤユニット１２の他端面に接触した状態で、そのスムーズな回転を案内することができる。   An annular sliding surface 46 is formed on the inner surface of the case 40 around the insertion hole 40a. The sliding surface 46 can guide its smooth rotation while in contact with the other end surface of the main driving gear unit 12.

ホルダ３０には、主動ギヤユニット１２や第１及び第２従動ギヤ１４，１５が取り付けられる一側の面と反対に位置する他側の面に回路基板７０が取り付けられるものとなっている。この回路基板７０にもまた、中央に挿通穴７０ａが形成されている。なお上記のコネクタ２０ａは、回路基板７０の片側面（ホルダ３０と向き合わない面）に実装されるものとなっている。   The circuit board 70 is attached to the holder 30 on the other surface located opposite to the one surface on which the main driving gear unit 12 and the first and second driven gears 14 and 15 are attached. The circuit board 70 also has an insertion hole 70a at the center. The connector 20a is mounted on one side of the circuit board 70 (the side that does not face the holder 30).

ホルダ３０と対向する回路基板７０の実装面には、第１及び第２従動ギヤ１４，１５にそれぞれ対応して２つの磁気センサ７２が実装されている。回路基板７０がホルダ３０に取り付けられた状態で、これら磁気センサ７２は、上記の開口３０ｂを通じて各従動ギヤ１４，１５の磁石１６に対向して位置付けられる。これにより、回転角検出装置１０の完成状態において、各従動ギヤ１４，１５と一体に磁石１６が回転すると、それぞれの磁界の変化が対応する磁気センサ７２によって検出される。なお本実施形態では、磁気センサ７２に例えばＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）センサが用いられている。その他に回路基板７０には、図示しないマイクロプロセッサをはじめ、メモリデバイスやＩ／Ｏ等の周辺機器が実装されており、これらが所定の配線パターンを通じて接続されている。   Two magnetic sensors 72 are mounted on the mounting surface of the circuit board 70 facing the holder 30 so as to correspond to the first and second driven gears 14 and 15, respectively. With the circuit board 70 attached to the holder 30, the magnetic sensors 72 are positioned to face the magnets 16 of the driven gears 14 and 15 through the openings 30b. As a result, when the magnet 16 rotates integrally with the driven gears 14 and 15 in the completed state of the rotation angle detection device 10, changes in the respective magnetic fields are detected by the corresponding magnetic sensors 72. In the present embodiment, for example, a GMR (Giant Magneto-Resitive) sensor is used as the magnetic sensor 72. In addition, the circuit board 70 is mounted with not-shown microprocessors, peripheral devices such as memory devices and I / O, and these are connected through a predetermined wiring pattern.

上記のカバー２０は、ホルダ３０に対して回路基板７０を覆うようにして取り付けられる。カバー２０もまた、例えば薄肉（厚さ１ｍｍ未満）のステンレス鋼板をプレス加工して成形されている。カバー２０の中央には、テーパー穴形状の挿通穴２０ｃが形成されており、この挿通穴２０ｃは回転角検出装置１０の完成状態において上記の挿通穴１０ａの一部を構成するとともに、カムロータ５０（図１参照）を取り付けるための嵌合部となる。またカバー２０には、上記のコネクタ２０ａを露出させるために矩形状の挿通穴２４が成形されている。   The cover 20 is attached to the holder 30 so as to cover the circuit board 70. The cover 20 is also formed by pressing a thin stainless steel plate (thickness less than 1 mm), for example. A taper hole-shaped insertion hole 20c is formed in the center of the cover 20, and the insertion hole 20c constitutes a part of the insertion hole 10a in the completed state of the rotation angle detection device 10, and the cam rotor 50 ( It becomes a fitting part for attaching (refer FIG. 1). The cover 20 is formed with a rectangular insertion hole 24 to expose the connector 20a.

ホルダ３０と主動ギヤユニット１２、第１及び第２従動ギヤ１４，１５との取り付けは、上記のように嵌め合わせによってなされているが、カバー２０とホルダ３０及びケース４０同士の取り付けは、ねじ留めによってなされている。またホルダ３０に対する回路基板７０の取り付けは、ケース４０へのねじ留めによってなされている。   The holder 30 is attached to the main driving gear unit 12 and the first and second driven gears 14 and 15 by fitting as described above, but the cover 20, the holder 30 and the case 40 are attached to each other by screwing. Is made by. The circuit board 70 is attached to the holder 30 by screwing to the case 40.

このためカバー２０には、その周縁部の複数箇所（この例では３箇所）にねじ挿通穴２２が形成されており、ホルダ３０にもまた、それぞれ対応する位置にねじ挿通穴３４が形成されている。そしてケース４０には、それぞれ対応する位置に雌ねじ部４４が形成されている。回転角検出装置１０の完成状態では、カバー２０及びホルダ３０のねじ挿通穴２２，３４にそれぞれ雄ねじ（図中参照符号なし）が挿通された状態で、各雄ねじがケース４０の雌ねじ部４４に対して締め付けられる。   For this reason, the cover 20 is formed with screw insertion holes 22 at a plurality of locations (three locations in this example) on its peripheral edge, and the holder 30 is also formed with screw insertion holes 34 at corresponding positions. Yes. Each case 40 has a female screw portion 44 at a corresponding position. In the completed state of the rotation angle detection device 10, the male screws (not shown in the drawing) are inserted into the screw insertion holes 22 and 34 of the cover 20 and the holder 30. And tighten.

また回路基板７０には、例えば周縁部の複数箇所（この例では２箇所）にねじ挿通穴７４が形成されており、ホルダ３０にもまた、それぞれ対応する位置にねじ挿通穴３６が形成されている。そしてケース４０には、それぞれ対応する位置に雌ねじ部４４が形成されている。回転角検出装置１０の完成状態では、回路基板７０及びホルダ３０のねじ挿通穴７４，３６にそれぞれ雄ねじ（図中参照符号なし）が挿通された状態で、各雄ねじがケース４０の雌ねじ部４４に対して締め付けられる。   Further, the circuit board 70 is formed with screw insertion holes 74 at, for example, a plurality of locations (two locations in this example) on the peripheral edge, and the holder 30 is also formed with screw insertion holes 36 at corresponding positions. Yes. Each case 40 has a female screw portion 44 at a corresponding position. In the completed state of the rotation angle detection device 10, the male screws (not shown in the drawing) are inserted into the screw insertion holes 74 and 36 of the circuit board 70 and the holder 30, respectively. Tightened against.

〔構成パターン〕
図３は、回転角検出装置１０の構成を概略的に示した図である。図３には、上記の第１主動ギヤ１２ｂ、第２主動ギヤ１２ｃ、第１及び第２従動ギヤ１５がそれぞれ円形に簡略化した状態で示されている。また図３中、各ギヤ１２ｂ，１２ｃ，１４，１５の中央に示される点（●）は、それぞれの回転中心（回転軸線）位置に相当する。 [Configuration pattern]
FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the rotation angle detection device 10. In FIG. 3, the first main driving gear 12b, the second main driving gear 12c, and the first and second driven gears 15 are shown in a simplified form in a circular shape. Further, in FIG. 3, a point (●) shown at the center of each gear 12b, 12c, 14, 15 corresponds to the respective rotation center (rotation axis) position.

〔第１及び第２主動ギヤ〕
上記のように第１及び第２主動ギヤ１２ｂ，１２ｃは、図示しないステアリング軸と同心に配置されており、これら主動ギヤ１２ｂ，１２ｃはステアリング軸と一体的に回転する。このためステアリング軸の絶対角度は、第１及び第２主動ギヤ１２ｂ，１２ｃの絶対角度θに合致する。 [First and second main driving gears]
As described above, the first and second main driving gears 12b and 12c are arranged concentrically with a steering shaft (not shown), and these main driving gears 12b and 12c rotate integrally with the steering shaft. Therefore, the absolute angle of the steering shaft matches the absolute angle θ of the first and second main driving gears 12b and 12c.

〔第１及び第２従動ギヤ〕
一方、第１従動ギヤ１４は第１主動ギヤ１２ｂに噛み合わされており、第１主動ギヤ１２ｂの回転に従って回転する。また第２従動ギヤ１５は第２主動ギヤ１２ｂに噛み合わされており、第２主動ギヤ１２ｃの回転に従って回転する。また上記のように、第１主動ギヤ１２ｂと第２主動ギヤ１２ｂとでは互いに歯数が異なり、また第１従動ギヤ１４と第２従動ギヤ１５とでも互いに歯数が異なっている。この状態で、第１及び第２主動ギヤ１２ｂ，１２ｃがステアリング軸と一体的に回転すると、第１及び第２従動ギヤ１４，１５は、それぞれ別の回転角α，βで回転する。 [First and second driven gears]
On the other hand, the first driven gear 14 is meshed with the first main driving gear 12b and rotates according to the rotation of the first main driving gear 12b. The second driven gear 15 is meshed with the second main driving gear 12b and rotates according to the rotation of the second main driving gear 12c. In addition, as described above, the first main driving gear 12b and the second main driving gear 12b have different numbers of teeth, and the first driven gear 14 and the second driven gear 15 also have different numbers of teeth. In this state, when the first and second main driving gears 12b and 12c rotate integrally with the steering shaft, the first and second driven gears 14 and 15 rotate at different rotation angles α and β, respectively.

〔第１及び第２信号出力部〕
上記の磁気センサ７２は、それぞれ第１及び第２従動ギヤ１４，１５の回転角に応じた回転角信号を出力する。すなわち磁気センサ７２は、それぞれ対応する磁石１６の磁界の方向に応じた電圧を発生し、これをデジタル変換して回転角信号（第１，第２回転角信号）を出力している。このときの回転角信号には、それぞれ回転角α，βのＳｉｎ成分及びＣｏｓ成分が含まれる。 [First and second signal output units]
Said magnetic sensor 72 outputs the rotation angle signal according to the rotation angle of the 1st and 2nd driven gears 14 and 15, respectively. That is, each magnetic sensor 72 generates a voltage corresponding to the direction of the magnetic field of the corresponding magnet 16 and digitally converts it to output a rotation angle signal (first and second rotation angle signals). The rotation angle signal at this time includes a Sin component and a Cos component of the rotation angles α and β, respectively.

〔角度検出部〕
各磁気センサ７２から出力される回転角信号は、回路基板７０上に実装されたマイクロプロセッサ８０で処理される。マイクロプロセッサ８０の内部には、特定の機能が割り当てられた構成要素としてセンサ信号処理部８２、絶対角度演算部８４及び出力処理部８６が含まれている。このうちセンサ信号処理部８２は、各磁気センサ７２から出力された回転角信号に基づき、それぞれ回転角α，βを演算する。そして絶対角度演算部８４は、これら回転角α，βの間の差分を求め、その差分に対する補正を行って絶対角度θを演算する。絶対角度演算部８４にて演算された絶対角度θは、出力処理部８６において出力信号に変換され、上述したコネクタ２０ａを通じて図示しない車載電子制御ユニットに送信される。なお、センサ信号処理部８２や絶対角度演算部８４の機能は、ソフトウェアによって実現されていてもよい。また、回転角信号を用いた絶対角度の演算手法は公知のものを適用できるため、ここではその詳細を省略する。 (Angle detection unit)
The rotation angle signal output from each magnetic sensor 72 is processed by the microprocessor 80 mounted on the circuit board 70. The microprocessor 80 includes a sensor signal processing unit 82, an absolute angle calculation unit 84, and an output processing unit 86 as components to which specific functions are assigned. Among these, the sensor signal processing unit 82 calculates the rotation angles α and β based on the rotation angle signals output from the magnetic sensors 72, respectively. Then, the absolute angle calculation unit 84 calculates a difference between the rotation angles α and β, corrects the difference, and calculates the absolute angle θ. The absolute angle θ calculated by the absolute angle calculation unit 84 is converted into an output signal by the output processing unit 86 and is transmitted to an in-vehicle electronic control unit (not shown) through the connector 20a. Note that the functions of the sensor signal processing unit 82 and the absolute angle calculation unit 84 may be realized by software. In addition, since a known method can be applied to the absolute angle calculation method using the rotation angle signal, the details thereof are omitted here.

〔歯数の設定手法〕
次に、本実施形態における各ギヤ１２ｂ，１２ｃ，１４，１５の歯数の設定手法について説明する。すなわち、本実施形態では第１及び第２主動ギヤ１２ｂ，１２ｃの間に歯数差が設定されていることに加えて、２つの従動ギヤ１４，１５の間にも歯数差が設定されているが、これら歯数同士の関係がある条件を満たせば、第１及び第２従動ギヤ１４，１５の間に生じる回転の位相差から検出対象物の絶対角度を検出することができる。 [Method of setting the number of teeth]
Next, the setting method of the number of teeth of each gear 12b, 12c, 14, 15 in this embodiment is demonstrated. That is, in this embodiment, in addition to setting the tooth number difference between the first and second main driving gears 12b and 12c, the tooth number difference is also set between the two driven gears 14 and 15. However, if the condition that the relation between the number of teeth is satisfied is satisfied, the absolute angle of the detection object can be detected from the phase difference of rotation generated between the first and second driven gears 14 and 15.

〔各種パラメータ〕
以下では、第１主動ギヤ１２ｂの歯数をＺ１、第２主動ギヤ１２ｃの歯数をＺ２、第１従動ギヤ１４の歯数をＳ１、第２従動ギヤ１５の歯数をＳ２とする。また、上記のとおりステアリング軸と第１及び第２主動ギヤ１２ｂ，１２ｃの絶対角度をθ、第１従動ギヤ１４について検出された回転角をα、第２従動ギヤ１５について検出された回転角をβとする。 [Various parameters]
In the following, Z 1 the number of teeth of the first main driving gear 12b, and the number of teeth of the second main driving gear 12c Z 2, S 1 the number of teeth of the first driven gear 14, the number of teeth of the second driven gear 15 S 2 And Further, as described above, the absolute angle between the steering shaft and the first and second main driving gears 12b and 12c is θ, the rotation angle detected for the first driven gear 14 is α, and the rotation angle detected for the second driven gear 15 is Let β.

〔最大絶対角度〕
ここで、回転角検出装置１０により検出可能な絶対角度θの範囲を、第１従動ギヤ１４の歯数Ｓ１に比例する最大絶対角度θｍａｘとして設定する。すなわち、検出可能な最大絶対角度θｍａｘは以下の式（１）で表されるものとする。
θｍａｘ＝±３６０°・Ｓ１ （１） [Maximum absolute angle]
Here, the range of the absolute angle θ that can be detected by the rotation angle detection device 10 is set as the maximum absolute angle θmax that is proportional to the number of teeth S 1 of the first driven gear 14. That is, the maximum detectable absolute angle θmax is represented by the following formula (1).
θmax = ± 360 ° · S 1 (1)

構造上、歯数Ｓ１が１つということはあり得ないので、上式（１）から最大絶対角度θｍａｘは常に３６０°を超える範囲で設定される。ただし、ステアリング角センサとしての用途を考慮すると、通常、第１従動ギヤ１４の歯数Ｓ１を例えば１０以上に選定することが多い。つまり、上式（１）のままでは最大絶対角度θｍａｘの範囲が１０回転分（＝３６００°）と過分である。そこで、任意の自然数ｍを選定し、最大絶対角度θｍａｘの範囲をｍ分の１倍に減少させることとすると、上式（１）は、以下の式（２）に置き換えられる。
θｍａｘ＝±３６０°・Ｓ１／ｍ （２） Structurally, the number of teeth S 1 is not provided that one, the maximum absolute angle θmax from the above equation (1) is set in a range always exceeds 360 °. However, considering the use as a steering angle sensor, usually, it is often to select the number of teeth S 1 of the first driven gear 14, for example, 10 or more. In other words, the range of the maximum absolute angle θmax is excessive for 10 rotations (= 3600 °) if the above equation (1) is maintained. Therefore, if an arbitrary natural number m is selected and the range of the maximum absolute angle θmax is reduced to 1 / m, the above equation (1) is replaced by the following equation (2).
θmax = ± 360 ° · S 1 / m (2)

このとき、各歯数Ｚ１，Ｚ２，Ｓ１，Ｓ２は、以下の条件式（３）を満たす範囲内で設定することができる。
（Ｚ１±ｍ）／Ｓ１＝Ｚ２／Ｓ２ （３） At this time, the number of teeth Z 1 , Z 2 , S 1 , S 2 can be set within a range that satisfies the following conditional expression (3).
(Z 1 ± m) / S 1 = Z 2 / S 2 (3)

なお、上記の自然数ｍを１に選定すると、条件式（３）において歯数が最小となり、また上式（２）においては最大絶対角度θｍａｘの範囲（検出可能範囲）が最も大きくなることがわかる。   If the natural number m is selected as 1, the number of teeth is minimized in the conditional expression (3), and the range (detectable range) of the maximum absolute angle θmax is maximized in the above expression (2). .

〔個別の算出式〕
次に、上式（２）、条件式（３）から各歯数Ｓ１，Ｚ１，Ｚ２を個別に算出するための式を導出する。先ず、ここで任意の数Ｎを選定し、最大絶対角度θｍａｘ（測定範囲）を３６０°のＮ倍とする。また、第１主動ギヤ１２ｂと第２主動ギヤ１２ｂとのギヤ比をＫとすると、歯数Ｓ１，Ｚ１，Ｚ２はそれぞれ以下の式（４），（５），（６）で表される。
Ｓ１＝ｍ・Ｎ （４）
Ｚ１＝ｍ・（Ｋ・Ｎ±１） （５）
Ｚ２＝Ｋ・Ｓ２ （６） (Individual calculation formula)
Next, a formula for individually calculating the number of teeth S 1 , Z 1 , Z 2 is derived from the above formula (2) and conditional formula (3). First, an arbitrary number N is selected here, and the maximum absolute angle θmax (measurement range) is set to N times 360 °. Further, assuming that the gear ratio between the first main driving gear 12b and the second main driving gear 12b is K, the number of teeth S 1 , Z 1 , Z 2 is expressed by the following equations (4), (5), (6), respectively. Is done.
S 1 = m · N (4)
Z 1 = m · (K · N ± 1) (5)
Z 2 = K · S 2 (6)

本発明の発明者等は、本実施形態のように第１及び第２主動ギヤ１２ｂ，１２ｃの歯数が互いに異なり、かつ、第１及び第２従動ギヤ１４，１５の歯数も互いに異なる構造においては、上記に挙げた条件式（３）を満たす歯数Ｚ１，Ｚ２，Ｓ１，Ｓ２を設定することで、構造全体のサイズを極端に大型化することなく、多様な歯数差の組み合わせが実現できることを確認している。以下、各歯数Ｚ１，Ｚ２，Ｓ１，Ｓ２を実際に設定するための手順例を挙げて説明する。また以下の説明により、回転角検出装置１０の製造方法の一実施形態が明らかとなる。 The inventors of the present invention have a structure in which the number of teeth of the first and second main driving gears 12b and 12c is different from each other and the number of teeth of the first and second driven gears 14 and 15 are also different from each other as in this embodiment. In the above, by setting the number of teeth Z 1 , Z 2 , S 1 , S 2 satisfying the conditional expression (3) listed above, the number of various teeth can be increased without extremely increasing the size of the entire structure. It has been confirmed that a combination of differences can be realized. Hereinafter, a procedure example for actually setting the number of teeth Z 1 , Z 2 , S 1 , S 2 will be described. Moreover, one embodiment of the manufacturing method of the rotation angle detection device 10 will be apparent from the following description.

〔歯数設定手順例〕
ステップ１：回転角検出装置１０により検出（測定）可能な最大絶対角度θｍａｘを決定する。この手順例では、例えば３６０°の１０倍とする。これにより、上式（４）においてＮ＝１０の条件が与えられる。 [Number of teeth setting procedure example]
Step 1: The maximum absolute angle θmax that can be detected (measured) by the rotation angle detection device 10 is determined. In this procedure example, for example, it is 10 times 360 °. This gives a condition of N = 10 in the above equation (4).

ステップ２：第１従動ギヤ１４の歯数Ｓ１を設定する。このとき、任意の自然数ｍを例えば最小の１とすると、上式（４）からＳ１を１０に設定することができる。 Step 2: Set the number of teeth S 1 of the first driven gear 14. At this time, if an arbitrary natural number m is, for example, the minimum 1, S 1 can be set to 10 from the above equation (4).

ステップ３：第１主動ギヤ１２ｂの歯数Ｚ１を設定する。ここで、ギヤ比Ｋを２とすると、上式（５）から歯数Ｚ１を２０±１に設定することができる。 Step 3: Set the number of teeth Z 1 of the first main driving gear 12b. Here, when the gear ratio K is 2, it is possible to set the number of teeth Z 1 from the above equation (5) to 20 ± 1.

ステップ４：第２主動ギヤ１２ｃ，第２従動ギヤ１５の各歯数Ｚ２，Ｓ２を設定する。ここではギヤ比Ｋが２であるので、上式（６）の関係を満たす組み合わせであれば、どのような歯数Ｚ２，Ｓ２を選定してもよい。すなわち理論上は、ギヤ比Ｋ＝２を満たす全ての歯数の組み合わせ（Ｚ２，Ｓ２）を選定可能である。したがって、例えば歯数の組み合わせ（Ｚ２，Ｓ２）＝（１０，５），（１２，６），（１４，７），（１６，８），（１８，９），（２０，１０），（２２，１１），（２４，１２），（２６，１３），（２８，１４），（３０，２５），・・・のように、多様なパターンの中から適宜の組み合わせを選定することができる。ただし、実際には検出精度や部品サイズの制約を考慮して、これらの中から適切な組み合わせを選定すればよい。 Step 4: The numbers of teeth Z 2 and S 2 of the second main driving gear 12c and the second driven gear 15 are set. Here, since the gear ratio K is 2, any number of teeth Z 2 and S 2 may be selected as long as the combination satisfies the relationship of the above equation (6). That is, theoretically, it is possible to select a combination (Z 2 , S 2 ) of all the number of teeth satisfying the gear ratio K = 2. Thus, for example, combinations of the number of teeth (Z 2 , S 2 ) = (10, 5), (12, 6), (14, 7), (16, 8), (18, 9), (20, 10) , (22, 11), (24, 12), (26, 13), (28, 14), (30, 25),... be able to. However, in practice, an appropriate combination may be selected from these in consideration of detection accuracy and component size constraints.

なお、上記の設定手順例では第２従動ギヤ１５の歯数Ｓ２を第１従動ギヤ１４の歯数Ｓ１より多く設定しているが、逆に歯数Ｓ２を歯数Ｓ１より少なく設定してもよい。これにより、極めて広い範囲で歯数Ｚ１，Ｚ２，Ｓ１，Ｓ２を設定することができるので、それだけ本実施形態の手法は高い選択の自由度を有することがわかる。また上記の手順例ではギヤ比Ｋを自然数としているが、ギヤ比Ｋが小数で表されるものであっても、条件式（３）を満たす範囲内で歯数の設定が可能である。 In the above setting procedure is set larger than the number of teeth S 1 of the tooth number S 2 of the second driven gear 15 the first driven gear 14, but reduce the number of teeth S 2 than the number of teeth S 1 in the opposite It may be set. As a result, the number of teeth Z 1 , Z 2 , S 1 , S 2 can be set in a very wide range, so that it can be seen that the method of this embodiment has a high degree of freedom of selection. In the above procedure example, the gear ratio K is a natural number. However, even if the gear ratio K is expressed by a decimal number, the number of teeth can be set within a range that satisfies the conditional expression (3).

〔歯数差変更時の対応〕
さらに本実施形態の構造には、歯数差の変更が必要となった場合の対応についても優れた柔軟性を有する。以下、この点について説明する。 [Correspondence when the number of teeth difference is changed]
Furthermore, the structure of the present embodiment has excellent flexibility in dealing with the case where a change in the number of teeth is required. Hereinafter, this point will be described.

例えば、既存の設定として第１及び第２主動ギヤ１２ｂ，１２ｃの歯数Ｚ１，Ｚ２が決まっていた場合を想定する。この場合、設定された歯数Ｚ１，Ｚ２の条件に基づいて最適な主動ギヤユニット１２のサイズが設計されており、このサイズが検出対象物であるステアリング軸の大きさに適合しているとする。 For example, it is assumed that the number of teeth Z 1 and Z 2 of the first and second main driving gears 12b and 12c is determined as an existing setting. In this case, the optimum size of the main drive gear unit 12 is designed based on the set conditions of the number of teeth Z 1 and Z 2 , and this size is adapted to the size of the steering shaft that is the detection target. And

このような状況において、例えば検出対象物であるステアリング軸の仕様（例えば外径寸法）に変更が生じたり、回転角検出装置１０を設置できるスペースに変更が生じたりした場合、回転角検出装置１０そのもののサイズを変更すると、新たに歯数Ｚ１，Ｚ２を設定し直すことで、歯数差の調整を行う必要が生じることがある。この場合においても、本実施形態の構造は既存のサイズを極端に変更することなく、それまでのギヤ比Ｋと最大絶対角度θｍａｘの範囲を維持したままで、各歯数Ｚ１，Ｚ２，Ｓ１，Ｓ２を柔軟に変更することができる。 In such a situation, for example, when a change occurs in the specification (for example, the outer diameter) of the steering shaft that is a detection target, or a change occurs in a space where the rotation angle detection device 10 can be installed, the rotation angle detection device 10. When the size of the tooth itself is changed, it may be necessary to adjust the difference in the number of teeth by newly setting the number of teeth Z 1 and Z 2 . Even in this case, the structure of the present embodiment maintains the existing gear ratio K and the range of the maximum absolute angle θmax without drastically changing the existing size, and the number of teeth Z 1 , Z 2 , S 1 and S 2 can be flexibly changed.

〔歯数差と最大歯数との関係〕
すなわち、本発明の発明者等が検証を行った結果、第１主動ギヤ１２ｂと第２主動ギヤ１２ｃとの歯数差（｜Ｚ２−Ｚ２｜）を、例えば１，２，３，・・・と変化させていったとしても、そのときの歯数差と最大歯数とは単純増加の関係にならないことが確認されている。 [Relationship between number of teeth difference and maximum number of teeth]
That is, as a result of verification by the inventors of the present invention, the difference in the number of teeth (| Z 2 −Z 2 |) between the first main driving gear 12b and the second main driving gear 12c is, for example, 1, 2, 3,. Even if it is changed, it has been confirmed that the difference in the number of teeth at that time and the maximum number of teeth are not simply increased.

図４は、歯数差と最大歯数との関係について、実施例と比較例とを対比して示した図である。図４中、横軸は第１主動ギヤ１２ｂと第２主動ギヤ１２ｃとの歯数差（｜Ｚ２−Ｚ１｜）を表し、縦軸は各歯数差の条件下で設定される最大の歯数（Ｚ２又はＺ１）を表す。また図４中、ハッチングを付した四角形のシンボルは、本実施形態の構造を適用した場合の実施例から得られた結果を示し、網点を付した菱形のシンボルは、比較例から得られた結果を示している。なお、ここでいう比較例は、既に述べた先行技術（特許文献１）で挙げた構造（主動ギヤに歯数差があり、従動ギヤに歯数差がない構造）を採用した場合の結果である。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the difference in the number of teeth and the maximum number of teeth in comparison between the example and the comparative example. In FIG. 4, the horizontal axis represents the difference in the number of teeth (| Z 2 −Z 1 |) between the first main driving gear 12b and the second main driving gear 12c, and the vertical axis represents the maximum set under the condition of the respective number of teeth difference. Represents the number of teeth (Z 2 or Z 1 ). Further, in FIG. 4, hatched square symbols indicate the results obtained from the example when the structure of the present embodiment is applied, and diamond-shaped symbols with halftone dots are obtained from the comparative example. Results are shown. In addition, the comparative example here is a result in the case of adopting the structure (a structure in which there is a difference in the number of teeth in the main driving gear and no difference in the number of teeth in the driven gear) described in the prior art (Patent Document 1) already described. is there.

図４に実施例をもって示すとおり、本実施形態の構造を採用した場合、歯数差が増加していっても、最大歯数は単純増加しておらず、多少の増減を示しながら一定の範囲内（例えば５０以内）に収まっていることがわかる。   As shown in FIG. 4, when the structure of the present embodiment is adopted, the maximum number of teeth is not simply increased even if the number of teeth difference is increased. It can be seen that it is within (for example, within 50).

一方、比較例においては、歯数差が増加していくと、それに合わせて最大歯数も比例増加していく傾向にある。この場合、最大歯数の増加に合わせて必然的に部材も大型化していくことから、回転角検出装置１０の設置スペースに制約がある場合に設計の自由度が低くなる。   On the other hand, in the comparative example, as the difference in the number of teeth increases, the maximum number of teeth tends to increase proportionally. In this case, since the members are inevitably increased in size as the maximum number of teeth is increased, the degree of freedom in design is reduced when the installation space of the rotation angle detection device 10 is limited.

これに対し、本実施形態の構造では、歯数差が増加しても最大歯数が大きく変動しないことから、部材を特に大型化することなく、限られた設置スペース内であっても自由に歯数を変更することができるので、それだけ設計の自由度が高い。   On the other hand, in the structure of this embodiment, even if the difference in the number of teeth increases, the maximum number of teeth does not vary greatly. Since the number of teeth can be changed, the degree of freedom in design is high.

本発明は上述した一実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施可能である。一実施形態では、第１主動ギヤ１２ｂの歯数Ｚ１より第２主動ギヤ１２ｃの歯数Ｚ２が大きい例を挙げているが、これらは逆の関係であってもよい。また、第１従動ギヤ１４と第２従動ギヤ１５の歯数Ｓ１，Ｓ２の関係についても同様である。 The present invention can be implemented with various modifications without being limited to the above-described embodiment. In one embodiment, an example is large number of teeth Z 2 of the second main driving gear 12c than the number of teeth Z 1 of the first main driving gear 12b, but they may be inversely related. The same applies to the relationship between the number of teeth S 1 and S 2 of the first driven gear 14 and the second driven gear 15.

また、歯数Ｚ１，Ｚ２，Ｓ１，Ｓ２の設定手順で挙げた数値はあくまで一例であって、任意の数Ｎや自然数ｍ、ギヤ比Ｋの選定は適宜に変更することができる。 The numerical values given in the setting procedure of the number of teeth Z 1 , Z 2 , S 1 , S 2 are merely examples, and the selection of an arbitrary number N, a natural number m, and a gear ratio K can be changed as appropriate. .

その他、本発明の回転角検出装置は車両のステアリング角センサとしての用途に限らず、各種の回転運動を行う検出対象物の絶対角度を検出する用途に広く適用することができる。   In addition, the rotation angle detection device of the present invention is not limited to a use as a vehicle steering angle sensor, but can be widely applied to a use for detecting an absolute angle of an object to be detected that performs various rotational motions.

一実施形態の回転角検出装置の斜視図である。It is a perspective view of the rotation angle detection apparatus of one Embodiment. 回転角検出装置を主な構成要素に分解して示した斜視図である。It is the perspective view which decomposed | disassembled and showed the rotation angle detection apparatus to the main components. 回転角検出装置の構成を概略的に示した図である。It is the figure which showed schematically the structure of the rotation angle detection apparatus. 歯数差と最大歯数との関係について、実施例と比較例とを対比して示した図である。It is the figure which contrasted and showed the Example and the comparative example about the relationship between the number of teeth difference, and the maximum number of teeth.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 回転角検出装置
１２ 主動ギヤユニット
１２ｂ 第１主動ギヤ
１２ｃ 第２主動ギヤ
１４ 第１従動ギヤ
１５ 第２従動ギヤ
１６ 磁石
２０ カバー
３０ ホルダ
４０ ケース
７０ 回路基板
７２ 磁気センサ
８０ マイクロプロセッサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotation angle detector 12 Main drive gear unit 12b First main drive gear 12c Second main drive gear 14 First driven gear 15 Second driven gear 16 Magnet 20 Cover 30 Holder 40 Case 70 Circuit board 72 Magnetic sensor 80 Microprocessor

Claims (4)

３６０度を超える所定角度の範囲内で回転運動する検出対象物の回転角を、絶対角度として検出する回転角検出装置であって、
前記検出対象物と同心にして一体的に回転する第１主動ギヤと、
前記第１主動ギヤが有する歯数と異なる歯数を有し、かつ前記第１主動ギヤとともに前記検出対象物と同心にして一体的に回転する第２主動ギヤと、
前記第１主動ギヤに噛み合わされて回転する第１従動ギヤと、
前記第１従動ギヤの回転角に応じた第１回転角信号を出力する第１信号出力部と、
前記第１従動ギヤが有する歯数と異なる歯数を有し、かつ前記第２主動ギヤに噛み合わされて回転する第２従動ギヤと、
前記第２従動ギヤの回転角に応じた第２回転角信号を出力する第２信号出力部と、
前記第１及び第２回転角信号に基づいて前記検出対象物の絶対角度を検出する角度検出部とを備え、
前記第１主動ギヤの歯数（Ｚ １ ）、前記第２主動ギヤの歯数（Ｚ ２ ）、前記第１従動ギヤの歯数（Ｓ １ ）及び前記第２従動ギヤの歯数（Ｓ ２ ）は、
前記角度検出部により検出可能な絶対角度の範囲を、３６０度を超えて前記第１従動ギヤの歯数（Ｓ １ ）に比例する最大絶対角度（θｍａｘ）として設定したとき、
前記第１主動ギヤの歯数（Ｚ １ ）に対し、任意の自然数（ｍ）を加減することで、この加減後における数（Ｚ １ ±ｍ）と前記第１従動ギヤの歯数（Ｓ １ ）との比（（Ｚ １ ±ｍ）／Ｓ １ ）を、前記第２主動ギヤと前記第２従動ギヤとのギヤ比（Ｚ ２ ／Ｓ ２ ）に一致させる条件の下に設定されていることを特徴とする回転角検出装置。 A rotation angle detection device that detects, as an absolute angle, a rotation angle of a detection object that rotates within a range of a predetermined angle exceeding 360 degrees,
A first main gear that rotates concentrically with the object to be detected;
A second main driving gear having a number of teeth different from the number of teeth of the first main driving gear and rotating integrally with the detection object together with the first main driving gear;
A first driven gear that meshes with and rotates with the first main driving gear;
A first signal output unit that outputs a first rotation angle signal corresponding to the rotation angle of the first driven gear;
A second driven gear having a number of teeth different from the number of teeth of the first driven gear and rotating in mesh with the second main driving gear;
A second signal output unit for outputting a second rotation angle signal corresponding to the rotation angle of the second driven gear;
And a angle detector for detecting the absolute angle of the detection object based on the first and second rotation angle signal,
The number of teeth of the first driving gear (Z 1 ), the number of teeth of the second driving gear (Z 2 ), the number of teeth of the first driven gear (S 1 ), and the number of teeth of the second driven gear (S 2 )
When the absolute angle range detectable by the angle detection unit is set as a maximum absolute angle (θmax) that exceeds 360 degrees and is proportional to the number of teeth of the first driven gear (S 1 ),
By adding or subtracting an arbitrary natural number (m) to the number of teeth (Z 1 ) of the first main driving gear, the number (Z 1 ± m) after this adjustment and the number of teeth (S 1 of the first driven gear) )) ((Z 1 ± m) / S 1 ) is set under the condition of matching the gear ratio (Z 2 / S 2 ) between the second main driving gear and the second driven gear . A rotation angle detection device characterized by that. 請求項１に記載の回転角検出装置において、
前記角度検出部により検出可能な最大絶対角度（θｍａｘ）を、３６０度の任意の数（Ｎ）倍に設定したとき、
前記第１従動ギヤの歯数（Ｓ １ ）は、前記任意の自然数（ｍ）と前記任意の数（Ｎ）とを掛け合わせた数（ｍ・Ｎ）に設定されていることを特徴とする回転角検出装置。 The rotation angle detection device according to claim 1,
When the maximum absolute angle (θmax) detectable by the angle detection unit is set to an arbitrary number (N) times 360 degrees,
The number of teeth (S 1 ) of the first driven gear is set to a number (m · N) obtained by multiplying the arbitrary natural number (m) and the arbitrary number (N). Rotation angle detector. ３６０度を超える所定角度の範囲内で回転運動する検出対象物と同心にして一体的に回転する第１主動ギヤと、この第１主動ギヤが有する歯数と異なる歯数を有し、かつ前記第１主動ギヤとともに前記検出対象物と同心にして一体的に回転する第２主動ギヤと、前記第１主動ギヤに噛み合わされて回転する第１従動ギヤと、前記第１従動ギヤの回転角に応じた第１回転角信号を出力する第１信号出力部と、前記第１従動ギヤが有する歯数と異なる歯数を有し、かつ前記第２主動ギヤに噛み合わされて回転する第２従動ギヤと、前記第２従動ギヤの回転角に応じた第２回転角信号を出力する第２信号出力部とを備えることで、前記第１及び第２回転角信号に基づいて前記検出対象物の絶対角度を検出する回転角検出装置の製造方法において、A first main driving gear that rotates concentrically with a detection object that rotates in a predetermined angle range exceeding 360 degrees, and has a number of teeth different from the number of teeth that the first main driving gear has, and A second main driving gear that rotates together with the first main driving gear concentrically with the object to be detected, a first driven gear that rotates in mesh with the first main driving gear, and a rotation angle of the first driven gear. A first signal output unit that outputs a first rotation angle signal corresponding to the first driven gear, and a second driven gear that has a number of teeth different from the number of teeth of the first driven gear and that rotates in mesh with the second main driving gear. And a second signal output unit that outputs a second rotation angle signal corresponding to the rotation angle of the second driven gear, so that the absolute value of the detection object is determined based on the first and second rotation angle signals. In the manufacturing method of the rotation angle detection device for detecting the angle,
検出可能な範囲として、最大絶対角度（θｍａｘ）を３６０度の任意の数（Ｎ）倍に決定するステップと、  Determining a maximum absolute angle (θmax) as an arbitrary number (N) times 360 degrees as a detectable range;
前記第１従動ギヤの歯数（Ｓ  Number of teeth of the first driven gear (S １1 ）を、任意に選択した自然数（ｍ）と前記任意の数（Ｎ）との積（ｍ・Ｎ）から決定するステップと、) Is determined from the product (m · N) of an arbitrarily selected natural number (m) and the arbitrary number (N);
任意に設定したギヤ比（Ｋ）に対し、前記任意の数（Ｎ）を乗じた値に１を加減した後、この加減後の値に前記任意に選択した自然数（ｍ）を乗じて得た数を前記第１従動ギヤの歯数（Ｚ  Obtained by multiplying the arbitrarily set gear ratio (K) by 1 to the value obtained by multiplying the arbitrary number (N) and then multiplying the value after the addition / subtraction by the arbitrarily selected natural number (m). The number of teeth of the first driven gear (Z １1 ）として決定するステップと、) Step to determine as
前記第２主動ギヤの歯数（Ｚ  The number of teeth of the second main driving gear (Z ２2 ）と前記第２従動ギヤの歯数（Ｓ) And the number of teeth of the second driven gear (S ２2 ）との組み合わせを、前記ギヤ比（Ｋ）の関係を満たす条件下で選択するステップとAnd a combination with the gear ratio (K) are selected under the condition satisfying the relationship of the gear ratio (K);
を有する回転角検出装置の製造方法。A manufacturing method of a rotation angle detecting device having 請求項３に記載の回転角検出装置の製造方法において、
前記ギヤ比（Ｋ）は、前記第２主動ギヤの歯数（Ｚ ２ ）と前記第２従動ギヤの歯数（Ｓ ２ ）との組み合わせが成り立つ範囲内で整数又は小数から設定可能であることを特徴とする回転角検出装置の製造方法。 In the manufacturing method of the rotation angle detection device according to claim 3,
The gear ratio (K) can be set from an integer or a decimal number within a range in which a combination of the number of teeth (Z 2 ) of the second main driving gear and the number of teeth (S 2 ) of the second driven gear is established. A method of manufacturing a rotation angle detecting device.
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