回転角検出装置

【課題】簡易な構成でありながらも、３６０°を超える範囲の回転角の検出にも適用可能な回転角検出装置を提供する。
【解決手段】ステアリングシャフトＳにウォームホイール１０を外嵌しておき、このウォームホイール１０、ウォームギア１１および案内ねじ軸１２により、ステアリングシャフトＳの回転に応じてウォームギア１１を直動させる送りねじ機構を構成した。そして、ウォームギア１１をその軸心方向から挟み込む態様で２つのカンチレバー１３，１４を設けた。また、これらカンチレバー１３，１４に歪みゲージ素子１６，１７をそれぞれ貼着した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転角を検出する回転角検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両のステアリングシャフトの回転角を検出する装置としては一般に、光学式ロータリエンコーダが広く採用されている。光学式ロータリエンコーダは、発光素子、受光素子、スリット円板等の精密部品により構成されている。
【０００３】
一方、特許文献１には、より単純な構成の回転角検出装置が提案されている。同文献に記載の回転角検出装置では、図１２に示すように、その回転角の検出対象となる回転軸５０に一体回転可能にカム板５１が取り付けられている。このカム板５１の外周面は、その周方向において径が変化するように形成されたカム面５２とされている。そしてそのカム面５２に先端部が摺接するように、歪みゲージ素子５３の貼着されたカンチレバー５４を設けるようにしている。このように構成された回転角検出装置では、回転軸５０が回転すると、カム面５２の押圧によってカンチレバー５４の曲げ変形量が変化し、その曲げ変形量に応じて歪みゲージ素子５３の抵抗値が変化する。この歪みゲージ素子５３の抵抗値の変化量は、ブリッジ回路等によって構成された検出回路から電気信号として出力される。そのため、歪みゲージ素子５３の上記検出回路から出力される電気信号に基づいて回転軸５０の回転角を検出することができる。
【特許文献１】実開平５−１６１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした回転角検出装置によれば、簡易な構成で回転角の検出を行うことができる。しかしながら、こうした回転角検出装置では、歪みゲージ素子５３の抵抗値の変化が、カム面５２のカムプロフィールにより決定されるその構造上、歪みゲージ素子５３の抵抗値の変化パターンは、自ずと回転体の１回転毎に同じパターンを繰り返すことになる。すなわち、こうした回転角検出装置では、回転角の検出範囲は最大でも３６０°までとなる。したがって、直進ポジションから±２回転程度、すなわち１４４０°程度の検出範囲が必要とされるステアリングシャフト等の回転角の検出用途には、採用することができないものとなっている。
【０００５】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成でありながらも、３６０°を超える範囲の回転角の検出にも適用可能な回転角検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、往復動可能に配設された往復部材と、回転角の検出対象となる回転体の一方の回転方向への回転に応じて上記往復部材を往動させ、同回転体の他方の回転方向への回転に応じて上記往復部材を復動させる運動変換機構と、往復動に応じて上記往復部材から押圧されて変形する変形部材と、該変形部材の変形量を電気信号として出力する出力手段と、を備えて回転角検出装置を構成するようにした。
【０００７】
このような構成による回転角検出装置によれば、運動変換機構により、回転体の一方の回転方向への回転に応じて往復部材が往動されるとともに、同回転体の他方の回転方向への回転に応じて同往復部材が復動される。すなわち、回転体の回転運動は、上記運動変換機構を通じて往復部材の往復動に変換されることとなる。そして、この往復部材の往復動によって変形する変形部材の変形量が出力手段によって電気信号として出力される。このように、上記構成による回転角検出装置では、回転体の回転に応じた往復運動量が電気信号として出力される。こうした往復運動量は、回転運動量のようにその値に周期性がないため、回転体が２回転以上回転したときでもユニークな値を取ることが可能となる。このため、回転体の回転角の検出範囲が３６０°以内に限定されることはなく、簡易な構成でありながらも、３６０°を超える範囲の回転角の検出ができるようになる。
【０００８】
また、請求項１に記載の回転角検出装置において、請求項２に記載の発明によるように、上記変形部材および上記出力手段を２組設けるとともに、一方の組の変形部材を、上記回転体の基準回転位置からの一方の回転方向への回転時にのみ上記押圧を受けて変形するようにし、他方の組の変形部材を、上記回転体の上記基準回転位置からの他方の回転方向への回転時にのみ上記押圧を受けて変形するようにそれぞれ構成することも有効である。
【０００９】
回転体が基準回転位置を中心として一方の回転方向に回転するとともに他方の回転方向にも回転するような場合には、回転体の回転角の検出とともにその回転方向の検出も必要となる。この点、回転角検出装置としてこのような構成によれば、回転体が回転したときには、同回転体の基準回転位置からの回転方向に応じて２組の変形部材のうちのいずれか一方のみが変形することとなる。このため、回転体の回転角の検出の際に変形部材の変形の有無に基づいて回転体の回転方向の検出も併せて行なうことができるようになり、回転体の回転方向および回転角を迅速に検出することができるようになる。
【００１０】
こうした請求項１または請求項２に記載の回転角検出装置において、上記変形部材および上記出力手段の具体的な構成としては、例えば請求項３に記載の発明によるように、
（イ）上記変形部材はカンチレバーであり、上記出力手段はそのカンチレバーに貼着された歪みゲージである構成。
あるいは請求項４に記載の発明によるように、
（ロ）上記変形部材は圧電体にて構成され、上記出力手段はその圧電体の圧電効果により上記電気信号を出力する構成。
等々、を採用することができる。ちなみに、上記（イ)の構成によれば、回転体の回転に応じてカンチレバーが変形するとともに、カンチレバーに貼着された歪みゲージからの電気信号が同カンチレバーの曲げ変形量に応じて変化することとなる。このため、この歪みゲージから出力される電気信号に基づいて上記回転体の回転角を検出することができるようになる。なお、本明細書中の歪みゲージという文言には、歪みゲージ素子に加えて、その抵抗値の変化量を電気信号として出力する検出回路も含めるものとする。一方、上記（ロ)の構成によれば、回転体の回転に応じて圧電体が伸縮するとともに、その圧電体の伸縮量に応じた電気信号が出力される。よって、このような構成によっても、上記回転体の回転角を好適に検出することができるようになる。
【００１１】
また、請求項１〜４のいずれかに記載の回転角検出装置において、上記運動変換機構の具体的な構成としては、例えば請求項５に記載の発明によるように、
（ハ）上記運動変換機構が送りねじ機構である構成。
あるいは請求項６に記載の発明によるように、
（ニ）上記運動変換機構がラックアンドピニオン機構である構成。
等々、を採用することができる。これらいずれの構成によっても、回転体の一方の回転方向への回転に応じて上記往復部材を往動させ、同回転体の他方の回転方向への回転に応じて上記往復部材を復動させることができるようになる。
【００１２】
なお、請求項１〜６のいずれかに記載の回転角検出装置において、請求項７に記載の発明によるように、上記回転体として、ステアリングシャフトおよび同ステアリングシャフトに同期して回転する部材のいずれかを適用することとすれば、簡易な構成にて、３６０°を超える範囲のステアリングシャフトの回転角を好適に検出することができるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構成でありながらも、３６０°を超える範囲の回転角の検出にも適用可能な回転角検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明にかかる回転角検出装置を具体化した一実施の形態について、図１〜図７を参照しつつ説明する。
図１は、本実施の形態にかかる回転角検出装置について、ステアリングシャフトＳが直進ポジションに位置しているとき、すなわちステアリングシャフトＳが基準回転位置（０°）に位置しているときの、その斜視構造を模式的に示したものである。
【００１５】
同図１に示されるように、この回転角検出装置は、ステアリングシャフトＳに外嵌されたウォームホイール１０と、該ウォームホイール１０に歯合する円柱状のウォームギア１１と、該ウォームギア１１を軸支する棒状の案内ねじ軸１２とを備えて構成されている。この案内ねじ軸１２の両端部は、車体側の部材にそれぞれ固定されている。ここで、上記案内ねじ軸１２によるウォームギア１１の軸支構造について、図２を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図２は、図１中のＡ−Ａに沿ったウォームギア１１の断面構造をその周辺の構成とともに示したものである。同図２に示すように、ウォームギア１１の内部には、その軸心方向に沿って、上記案内ねじ軸１２のねじ部に歯合可能なねじ溝１１ａが形成されている。上記案内ねじ軸１２は、このウォームギア１１のねじ溝１１ａにそのねじ部が歯合するように配設されている。本実施の形態では、ステアリングシャフトＳが矢印Ｆ１の方向に回転したときにウォームギア１１が矢印Ｓ１の方向に直動（往動）し、ステアリングシャフトＳが矢印Ｆ２の方向に回転したときにウォームギア１１が矢印Ｓ２の方向に直動（復動）するように、案内ねじ軸１２のねじ部の形状および同ウォームギア１１のねじ溝１１ａが形成されている。すなわち、本実施の形態にかかる回転角検出装置では、ウォームホイール１０、ウォームギア１１および案内ねじ軸１２によって送りねじ機構が構成されており、ステアリングシャフトＳの回転に応じてウォームギア１１が往復動するようになっている。なお、案内ねじ軸１２の軸方向長さは、上記ウォームギア１１の往復動範囲、すなわち上記ステアリングシャフトＳの回転可能範囲に応じて設定されている。
【００１７】
また、この回転角検出装置は、図１に示すように、上記ウォームギア１１をその軸心方向から挟み込む態様で配設された２つの真直帯状のカンチレバー（変形部材）１３，１４を備えている。これらカンチレバー１３，１４は、外力の印加に伴って変形するとともに、外力の印加が除去された際には元の形状に復元する性質を有する、ばね鋼やチタン等の金属によってそれぞれ形成されている。そして、これらカンチレバー１３，１４は、図中左側（以下、「シャフト側」と記載）の端面が上記ウォームギア１１の側面にそれぞれ当接されるとともに、図中右側（以下、「ベース側」と記載）の端面が、略直方体状に形成されたベース１５の側面にそれぞれボルト固定されている。ベース１５は、上記案内ねじ軸１２と同様、車体側の部材に固定されている。なお、本実施の形態では、上記ベース１５は、ウォームギア１１の軸心方向に沿ったその長さが同ウォームギア１１の軸心方向の長さと同一となるように形成されている。すなわち、カンチレバー１３，１４はそれぞれ、ベース１５の両側面から上記ウォームギア１１側に延設されており、その延設の方向は、同ウォームギア１１の軸心方向と直交している。次に、こうしたカンチレバー１３，１４周辺の構造について、図３（ａ），（ｂ）を参照しつつさらに詳細に説明する。
【００１８】
図３（ａ）は、カンチレバー１３周辺の側面構造を模式的に示したものである。同図３（ａ）に示すように、上記カンチレバー１３の外側面１３ａにおいて、そのシャフト側には、上記案内ねじ軸１２が挿通可能な長穴１３ｂが貫通形成されている。この長穴１３ｂは、その直径が上記案内ねじ軸１２の直径よりも若干大きく形成されるとともに、上記シャフト側に延びるように形成されている。
【００１９】
また、このカンチレバー１３の外側面１３ａの中央部には、歪みゲージ素子１６が貼着されている。この歪みゲージ素子１６は、例えばＣｕ−Ｎｉ系の金属箔が弾性体に貼着された構造を有しており、同弾性体の変形によって上記金属箔（抵抗体）が伸縮したとき、その抵抗値が変化する素子である。本実施の形態にかかる回転角度検出装置では、この歪みゲージ素子１６の抵抗値の変化を電気信号（電圧）として検出することによって、カンチレバー１３の曲げ変形量を検出するようにしている。
【００２０】
一方、カンチレバー１４周辺の側面構造を模式的に図３（ｂ）に示すように、カンチレバー１４の外側面１４ａにおいて、そのシャフト側には、上記案内ねじ軸１２が挿通可能な長穴１４ｂが貫通形成されている。この長穴１４ｂも、上記カンチレバー１３に形成された長穴１３ｂと同様、その直径が上記案内ねじ軸１２の直径よりも若干大きく形成されるとともに、上記シャフト側に延びるように形成されている。そして、このカンチレバー１４の外側面１４ａの中央部には、上記歪みゲージ素子１６と同様の構造を有する歪みゲージ素子１７が貼着されている。本実施の形態にかかる回転角度検出装置では、この歪みゲージ素子１７の抵抗値の変化を電気信号（電圧）として検出することによって、カンチレバー１４の変形量を検出するようにしている。
【００２１】
こうしたカンチレバー１３に貼着された歪みゲージ素子１６およびカンチレバー１４に貼着された歪みゲージ素子１７の抵抗値の変化を検出するための検出回路のうち、歪みゲージ素子１６の抵抗値の変化を検出するための検出回路についてその一例を図４に示す。なお、歪みゲージ素子１７の抵抗値の変化を検出するための検出回路も、上記歪みゲージ素子１６の抵抗値の変化を検出するための検出回路と同様に構成することができるため、ここではカッコ書による付記に留めてその詳細な説明を割愛することとする。
【００２２】
同図４に示すように、上記検出回路は、３つの抵抗Ｒ１〜Ｒ３と上記歪みゲージ素子１６（１７）とをそれぞれ一辺とするブリッジ回路によって構成されている。詳しくは、検出回路は、歪みゲージ素子１６（１７）、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、そして上記歪みゲージ１６素子（１７）がこの順に環状に接続されて構成されている。そして、この検出回路は、上記歪みゲージ素子１６（１７）と抵抗Ｒ１との接続点ｅ１および抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点ｅ２の間に基準電圧Ｅを印加するとともに、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点ｅ３および上記歪みゲージ素子１６（１７）と抵抗Ｒ３との接続点ｅ４の間の電圧をアンプＡＭＰを通じて作動増幅する構成となっている。このアンプＡＭＰの出力電圧Ｖ１（Ｖ２）は上記歪みゲージ素子１６（１７）の抵抗値の変化量、すなわち上記カンチレバー１３（１４）の曲げ変形量に比例する。こうして、上記カンチレバー１３，１４の曲げ変形量は、上記歪みゲージ素子１６，１７およびその検出回路を通じて電気信号として出力される。なお、歪みゲージ素子１６，１７自体は抵抗体であるため、上記カンチレバー１３，１４の変形の他に、温度変化によってもその抵抗値が変化する。そこで、実使用上は、こうした温度による影響を補償するために、上記カンチレバー１３，１４の内側面側にも歪みゲージ素子を貼着する等の対策が図られている。
【００２３】
次に、本実施の形態にかかる回転角検出装置によるステアリングシャフトＳの回転角の検出原理について、図５〜図７を参照しつつ説明する。図５および図６は、回転角検出装置の平面構造を模式的に示したものである。
【００２４】
まず、図５に示すように、ステアリングシャフトＳが基準回転位置から矢印Ｆ１方向に回転された場合について説明する。この場合、ステアリングシャフトＳの矢印Ｆ１方向の回転運動は、ウォームホイール１０、ウォームギア１１、および案内ねじ軸１２によって構成された送りねじ機構を通じてウォームギア１１の矢印Ｓ１方向の直進運動に変換される。これにより、ベース１５に固定された上記カンチレバー１３のシャフト側の端部が上記ウォームギア１１の端部によって押圧されることとなって、カンチレバー１３のみが弓なりに変形することとなる。
【００２５】
次に、図６に示すように、ステアリングシャフトＳが基準回転位置から上記矢印Ｆ１方向と反対の方向、すなわち矢印Ｆ２の方向に回転されたとする。この場合には、ステアリングシャフトＳの矢印Ｆ２方向の回転運動は、上記送りねじ機構を通じてウォームギア１１の矢印Ｓ２方向の直進運動に変換される。そして、ベース１５に固定された上記カンチレバー１４のシャフト側の端部が上記ウォームギア１１の端部によって押圧されることとなって、カンチレバー１４のみが弓なりに変形することとなる。
【００２６】
このように、カンチレバー１３は、ステアリングシャフトＳの基準回転位置からの矢印Ｆ１方向への回転時にのみウォームギア１１からの押圧を受けて変形する。一方、カンチレバー１４は、ステアリングシャフトＳの基準回転位置からの矢印Ｆ２方向への回転時にのみウォームギア１１からの押圧を受けて変形する。すなわち、ステアリングシャフトＳが回転したときには、同ステアリングシャフトＳの回転方向に応じてカンチレバー１３およびカンチレバー１４のうちのいずれか一方のみが変形する。図７は、こうしたカンチレバー１３，１４の変形量とステアリングシャフトＳの回転角との関係の一例を模式的に示したものである。なお、ここでは、基準回転位置から矢印Ｆ１方向の回転角をプラス、基準回転位置から矢印Ｆ２方向の回転角をマイナスとしてそれぞれ示している。
【００２７】
図７に示されるように、ステアリングシャフトＳが基準回転位置（０°）から矢印Ｆ１の方向に回転された場合には、その回転角に応じてカンチレバー１３の変形量が増加する。一方、ステアリングシャフトＳが基準回転位置（０°）から矢印Ｆ２の方向に回転された場合には、その回転角に応じてカンチレバー１４の変形量が増加する。そして、カンチレバー１３が変形したときにはその変形量に応じて歪みゲージ素子１６の抵抗値が変化し、カンチレバー１４が変形したときにはその変形量に応じて歪みゲージ素子１７の抵抗値が変化することとなる。これにより、歪みゲージ素子１６の検出回路から出力される電気信号（出力電圧Ｖ１）が変化した場合には、ステアリングシャフトＳが矢印Ｆ１の方向に回転されており、歪みゲージ素子１７の検出回路から出力される電気信号（出力電圧Ｖ２）が変化した場合には、同ステアリングシャフトＳが矢印Ｆ２の方向に回転されていると求めることができる。また、歪みゲージ素子１６の検出回路から出力される電気信号の大きさ、あるいは歪みゲージ素子１７の検出回路から出力される電気信号の大きさに基づいてステアリングシャフトＳの回転角を検出することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、ウォームギア１１が「往復部材」に、ウォームホイール１０、ウォームギア１１、および案内ねじ軸１２が「運動変換機構」にそれぞれ相当する構成となっている。また、本実施の形態では、歪みゲージ素子１６，１７およびそれらの検出回路が「出力手段（歪みゲージ）」に相当する構成ともなっている。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態にかかる回転角検出装置によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）ステアリングシャフトＳにウォームホイール１０を外嵌しておき、このウォームホイール１０、ウォームギア１１および案内ねじ軸１２によって送りねじ機構を構成するようにした。そして、上記ウォームギア１１をその軸心方向から挟み込む態様で２つの真直帯状のカンチレバー１３，１４を設けるようにした。また、これらカンチレバー１３，１４に歪みゲージ素子１６，１７をそれぞれ貼着するようにした。これにより、ステアリングシャフトＳの回転運動がウォームギア１１の往復動に変換されることとなり、ステアリングシャフトＳの基準回転位置からの回転方向に応じてカンチレバー１３あるいはカンチレバー１４が変形することとなる。そして、これらカンチレバー１３あるいはカンチレバー１４の曲げ変形量に応じて、歪みゲージ素子１６あるいは歪みゲージ素子１７から検出回路を通じて電気信号が出力される。すなわち、本実施の形態にかかる回転角検出装置では、ステアリングシャフトＳの回転に応じた往復運動量が電気信号として出力される。こうした往復運動量は、回転運動量のようにその値に周期性がないため、ステアリングシャフトＳが２回転以上回転したときでもユニークな値を取ることが可能となる。このため、ステアリングシャフトＳの回転角の検出範囲が３６０°以内に限定されることはなく、簡易な構成でありながらも、３６０°を超える範囲の回転角の検出ができるようになる。
【００３０】
また、ステアリングシャフトＳが回転したときには、同ステアリングシャフトＳの回転方向に応じてカンチレバー１３およびカンチレバー１４のうちのいずれか一方のみが変形するようにした。このため、カンチレバー１３に貼着された歪みゲージ素子１６の検出回路から出力される電気信号（出力電圧Ｖ１）が変化した場合には、ステアリングシャフトＳが矢印Ｆ１の方向に回転されていると求めることができる。一方、カンチレバー１４に貼着された歪みゲージ素子１７の検出回路から出力される電気信号（出力電圧Ｖ２）が変化した場合には、同ステアリングシャフトＳが矢印Ｆ２の方向に回転されていると求めることができる。したがって、ステアリングシャフトＳの回転角の検出の際にその回転方向の検出も併せて行なうことができるようになり、ステアリングシャフトＳの回転方向および回転角を迅速に検出することができるようになる。
【００３１】
なお、この発明にかかる回転角検出装置は上記実施の形態に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施の形態では、ステアリングシャフトＳの一方の回転方向（矢印Ｆ１）への回転に応じてウォームギア１１を往動させ、同ステアリングシャフトＳの他方の回転方向（矢印Ｆ２）への回転に応じてウォームギア１１を復動させる運動変換機構として、送りねじ機構を用いていた。こうした運動変換機構は、送りねじ機構に限定されるものではなく、例えば図８に示すように、運動変換機構として、直線状のラックギア２０とこのラックギア２０に歯合するピニオンギア２１から構成される機構、いわゆるラックアンドピニオン機構を採用するようにしてもよい。具体的には、回転角検出装置において、上記ウォームホイール１０に代えてピニオンギア２１を、上記ウォームギア１１および案内ねじ軸１２に代えてラックギア２０を用いる。そして、ラックギア２０を直動可能に支持する。例えば、上記ステアリングシャフトＳの軸心方向に沿ってラックギア２０に長穴２０ａを形成する。また、上記長穴２０ａに挿通可能なピン２２を車体側の部材に突出形成するとともに、これらピン２２を長穴２０ａにそれぞれ挿通させてラックギア２０を支持する。これにより、上記ステアリングシャフトＳが矢印Ｆ１方向に回転したときにはラックギア２０が矢印Ｓ１の方向に直動し、上記ステアリングシャフトＳが矢印Ｆ２方向に回転したときにはラックギア２０が矢印Ｓ２の方向に直動するようになる。また、上記ラックギア２０をその軸心方向から挟み込むように２つの真直帯状のカンチレバー２３，２４を配設する。具体的には、これらカンチレバー２３，２４のシャフト側の端面を上記ラックギア２０の側面にそれぞれ当接させるとともに、そのベース側の端面を略直方体状に形成されたベース２５の側面にそれぞれボルト固定する。そして、上記実施の形態と同様、ベース２５を車体側の部材に固定する。このような構成によっても、ステアリングシャフトＳの回転方向に応じてカンチレバー２３およびカンチレバー２４のいずれか一方が上記ラックギア２０に押圧されて曲げ変形するようになる。したがって、カンチレバー２３，２４に歪みゲージ素子１６，１７をそれぞれ貼着することとすれば、歪みゲージ素子１６の検出回路から出力される電気信号の変化量、あるいは歪みゲージ素子１７の検出回路から出力される電気信号の変化量に基づいてステアリングシャフトＳの回転角を検出することができる。
【００３２】
・上記実施の形態では、変形部材としてカンチレバー１３，１４を、出力手段として歪みゲージ素子１６，１７およびそれらの検出回路を用いた。これら変形部材および出力手段は、ウォームギア１１の往復動に応じて電気信号を出力する構成であればよく、例えば、変形部材および出力手段として、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛等の圧電体を用いるようにしてもよい。圧電体は、応力が印加されるとその結晶表面に正または負の電荷を発生する効果、いわゆる圧電効果を呈する物質である。そこで、ウォームギア１１の側面に当接するように上記圧電体を配設すれば、ステアリングシャフトＳの回転に応じてウォームギア１１が同圧電体の表面を押圧することとなり、ステアリングシャフトＳの回転に応じた電圧が圧電体に誘起されることとなる。このため、この圧電体にて誘起される電圧（電気信号）の変化量に基づいてステアリングシャフトＳの回転角を検出することができる。
【００３３】
・上記実施の形態において、カンチレバー１４（１３）および同カンチレバー１４（１３）に貼着された歪みゲージ素子１７（１６）を割愛するようにしてもよい。すなわち、ウォームギア１１にて押圧される変形部材および出力手段を一つとしてもよい。この場合、例えば図９（ａ）に示すように、カンチレバー１３のシャフト側の端面がばね３０によってウォームギア１１側に付勢される構成とすることも有効である。このような構成によれば、図９（ｂ）に示すように、ステアリングシャフトＳが矢印Ｆ２の方向に回転したときには、上記ばね３０の付勢力によってカンチレバー１３がウォームギア１１側に曲げ変形するようになる。このため、ステアリングシャフトＳの基準回転位置からの一方の回転方向への回転、および他方の回転方向への回転のいずれの方向の回転であっても、その回転角に応じた電気信号が歪みゲージ素子１６の検出回路から出力されるようになり、同ステアリングシャフトＳの３６０°以上の回転角を検出することができる。また、変形部材および出力手段が一つで済むため、回転角検出装置をより簡易な構成とすることができるようにもなる。なお、このような構成では、ウォームギア１１の往復動に同期してカンチレバー１３が変形する構成であれば任意の構成を採用することができる。この他にも、例えばカンチレバー１３のシャフト側の端面とウォームギア１１のカンチレバー１３側の端面とを機械的な機構を介して連結した構成や、両端面を接着剤によって固着した構成を採用するようにしても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
・上記実施の形態では、ウォームギア１１の内部にねじ溝１１ａを形成するとともに、このねじ溝１１ａに案内ねじ軸１２のねじ部を歯合させることによって、ウォームホイール１０の回転運動をウォームギア１１の往復動に変換していた。このようにウォームホイール１０の回転運動を同ウォームギア１１の往復動に変換するための機構は任意である。例えば図１０に示すように、ウォームギア１１の両側面にそれぞれ、その軸心方向に延出形成されたねじ軸１１ｂを設けるとともに、このねじ軸１１ｂに対応させて、同ねじ軸１１ｂのねじ部が歯合するねじ溝が形成された軸受部４０，４１を車体側の部材に設けるようにしてもよい。このようにしても、ウォームホイール１０の回転運動をウォームギア１１の往復動に変換することができる。
【００３５】
・上記実施の形態におけるウォームギア１１や、運動変換機構としてラックアンドピニオン機構を採用した上記他の実施の形態におけるラックギア２０の運動は、直動に限定されない。例えば、図１１に示すように、ラックギア２０は、ステアリングシャフトＳ側に湾曲した形状に形成されてもよい。このような構成によっても、ステアリングシャフトＳの回転に応じてカンチレバー２３あるいはカンチレバー２４が変形するため、同ステアリングシャフトＳの回転角を好適に検出することができる。要するに、運動変換機構は、ステアリングシャフトＳの回転に応じて変形部材を押圧する構成であればよい。すなわち、運動変換機構は、ステアリングシャフトＳの一方の回転方向への回転に応じて変形部材を往動させ、同ステアリングシャフトＳの他方の回転方向への回転に応じて変形部材を復動させる構成であればよい。
【００３６】
・上記実施の形態では、ステアリングシャフトＳにウォームホイール１０を外嵌することによってステアリングシャフトＳの回転をウォームホイール１０の回転としてウォームギア１１に伝達するようにしていた。しかしながら、ステアリングシャフトＳの回転をウォームギア１１に伝達するための構成は任意である。例えば、ステアリングシャフトＳに平歯車を外嵌するとともに、この平歯車とウォームホイール１０との間に減速機を設けるようにしてもよい。このような構成によれば、ステアリングシャフトＳの回転に応じて回転するウォームホイール１０の回転量が抑制されるため、ウォームギア１１の軸心方向長さを短くすることが可能となり、ひいては回転角検出装置をより簡易な構成とすることができるようになる。要するに、運動変換機構は、ステアリングシャフトＳの回転に同期してウォームギア１１を往復動させる構成であればよい。
【００３７】
・本発明にかかる回転角検出装置は、ステアリングシャフトＳの回転角を検出する用途以外にも適用可能である。特に、１回転以上回転する回転体の回転角を検出する際には、本発明にかかる回転角検出装置による回転角の検出が特に有益となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明にかかる回転角検出装置の一実施の形態について、ステアリングシャフトが基準回転位置に位置しているときの、その斜視構造を模式的に示す斜視図。
【図２】図１中のＡ−Ａに沿ったウォームギアの断面構造をその周辺の構成とともに模式的に示す正面図および断面図。
【図３】（ａ）は、図１中の矢印Ｂの方向から見た回転角検出装置の側面構造を示す側面図、（ｂ）は、図１中の矢印Ｃの方向から見た同回転角検出装置の側面構造を示す側面図。
【図４】歪みゲージ素子の抵抗値の変化を検出するための検出回路の一例を示す回路図。
【図５】同実施の形態にかかる回転角検出装置の平面構造を示す平面図。
【図６】同実施の形態にかかる回転角検出装置の平面構造を示す平面図。
【図７】同実施の形態にかかる回転角検出装置において、ステアリングシャフトの回転角とカンチレバーの変形量との関係を示すグラフ。
【図８】他の実施の形態にかかる回転角検出装置の平面構造を模式的に示す平面図。
【図９】（ａ），（ｂ）は、他の実施の形態にかかる回転角検出装置の平面構造を模式的に示す平面図。
【図１０】他の実施の形態にかかる回転角検出装置の平面構造を模式的に示す平面図。
【図１１】他の実施の形態にかかる回転角検出装置の平面構造を模式的に示す平面図。
【図１２】従来の回転角検出装置の正面構造を模式的に示す正面図。
【符号の説明】
【００３９】
１０…ウォームホイール、１１…ウォームギア、１１ａ…ねじ溝、１１ｂ…ねじ軸、１２…案内ねじ軸、１３，１４，２３，２４…カンチレバー、１３ａ，１４ａ…外側面、１３ｂ，１４ｂ，２０ａ…長穴、１５，２５…ベース、１６，１７…歪みゲージ素子、２０…ラックギア、２１…ピニオンギア、２２…ピン、３０…ばね、４０，４１…軸受部、Ｓ…ステアリングシャフト。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動可能に配設された往復部材と、
回転角の検出対象となる回転体の一方の回転方向への回転に応じて前記往復部材を往動させ、同回転体の他方の回転方向への回転に応じて前記往復部材を復動させる運動変換機構と、
往復動に応じて前記往復部材から押圧されて変形する変形部材と、
前記変形部材の変形量を電気信号として出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記変形部材および前記出力手段を２組設けるとともに、一方の組の変形部材は、前記回転体の基準回転位置からの一方の回転方向への回転時にのみ前記押圧を受けて変形するように、他方の組の変形部材は、前記回転体の前記基準回転位置からの他方の回転方向への回転時にのみ前記押圧を受けて変形するようにそれぞれ構成されてなる
請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記変形部材はカンチレバーであり、前記出力手段はそのカンチレバーに貼着された歪みゲージである
請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記変形部材は圧電体にて構成され、前記出力手段はその圧電体の圧電効果により前記電気信号を出力する
請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記運動変換機構は、送りねじ機構である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記運動変換機構は、ラックアンドピニオン機構である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記回転体はステアリングシャフトおよび同ステアリングシャフトに同期して回転する部材のいずれかである
請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転角検出装置。

【図１】