JP2004264094A - 角度検出器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検出体となるステアリングの回転に応じて主軸2とともに回転する磁束発生部材3を設け、磁束発生部材3の回転によって変化する磁束の大きさを検出する磁電変換素子6によって、前記ステアリングの回転に応じた検出信号を出力する角度検出装置であって、磁電変換素子6と磁束発生部材3とを囲むように設けられ主軸2の回転に対して弾性力を付与するとともにアース接続された円筒状のコイルばね4を備えてなる。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検出体の動作角度を検出する角度検出器に関するものであって、例えば自動車のスロットルポジションセンサやステアリング角度センサに好適である。
【0002】
【従来の技術】
従来より、被検出体の動作角度を検出するものとして、例えば内燃機関のスロットルバルブの開度を検出するための角度検出器として、導電樹脂抵抗体の接点摺動による可変抵抗器型のスロットルポジションセンサが知られていた(例えば、特許文献1)。
【0003】
しかしながら、前述の可変抵抗型の角度検出器は、導電樹脂抵抗体上にて接点を摺動させるものであるため、使用にともないその摺動部分で摩耗等の劣化が生じ、耐久寿命に限界があるといった問題があった。これを解決するために、磁気検知方式の非接触型の角度検出器があった(例えば、特許文献2)。
【0004】
【特許文献1】
実開昭59−41708号公報
【特許文献2】
特開平2−298802号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
かかる磁気検知方式の角度検出器は、非接触型であるため、耐久性が非常に高く、可変抵抗型のような問題はないが、磁電変換素子を用いて変化する磁束に応じた検出信号を出力するように構成しているために、外界における磁界の変化や電磁波等の影響を受けてしまうことによって誤った検出を行う虞があるため問題となっていた。
【0006】
そこで、本発明は上述の問題点に着目してなされたものであって、外界から受ける影響を考慮して、信頼性の高い検出信号を出力することのできる角度検出器を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の角度検出器は、請求項1に記載のように、被検出体の回転に応じて主軸とともに回転する磁束発生部材を設け、前記磁束発生部材の回転によって変化する磁束の大きさを検出する磁電変換素子によって、前記被検出体の回転に応じた検出信号を出力する角度検出装置であって、前記磁電変換素子と前記磁束発生部材とを囲むように設けられ前記主軸の回転に対して弾性力を付与するとともにアース接続された円筒状のコイルばねを備えてなることを特徴とするものである。
【0008】
また、請求項2に記載したように、請求項1に記載の角度検出器において、前記磁電変換素子および前記コイルばねをそれぞれ電気的に接続する回路基板を備えてなることを特徴とするものである。
【0009】
また、請求項3に記載したように、請求項2に記載の角度検出器において、前記主軸を軸支するとともに前記磁電変換素子を前記回路基板上の所定位置に位置決め保持するホルダを備え、前記コイルばねは、前記主軸に形成される第1の位置決め部と前記ホルダに形成される第2の位置決め部とによってそれぞれ支持される第1,第2の端部を設けてなり、前記第2の位置決め部によって支持される前記第2の端部は、前記回路基板と電気的に接続してなることを特徴とするものである。
【0010】
また、請求項4に記載したように、請求項3に記載の角度検出器において、前記回路基板の前記ホルダ当接面には、アース接続された銅箔パターンが形成されてなることを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、車両に搭載されるステアリングの回転角度を検出するための角度検出器について例に挙げて添付図面を用いて説明する。
【0012】
本発明の角度検出器は、図1,図2において、ハウジング1と、主軸2と、磁束発生部材3と、コイルばね4と、ホルダ5と、磁電変換素子6と、回路基板7とから主に構成される。
【0013】
ハウジング1は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の熱可塑性樹脂からなる筒状形状のものが適用できる。また、ハウジング1は、黄銅等の金属材料からなるカラー1aがインサート成形された取付片1bをハウジング1の側端部に一体に形成されるとともに、凹部1cには、主軸2の一部を挿通するための孔部1dや各構成部品を固定支持するための段差が形成されている。
【0014】
主軸2は、ポリアミド等の合成樹脂材にて形成でき、回転入力部2aと、当接部2bと、収納部2cと、軸支部2dと、を設けてなり、ハウジング1とホルダ5によって回転可能に軸支されるように組み付けられる。回転入力部2aは、ハウジング1の孔部1dにオーリング1eを介して挿通して軸支され、ハウジング1の外部に露出した部分が、被検出体となるステアリングに直接またはギア等の部材を介して接続されるもので、ステアリングの回転と同期して回転するものである。当接部2bは、ハウジング1に対して主軸2をスラスト方向に位置規制するためにハウジング1に当接するとともに、コイルばね4の位置を決定するための位置決め孔(第1の位置決め部)2eが形成されている。収納部2cは、磁束発生部材3を収納するために磁束発生部材3の形状に対応した凹形状に形成されている。軸支部2dは、ホルダ5の後述する軸受け部によって軸支できるように、主軸2の軸心上に前記軸受け部の形状に対応して凹形状に形成される。なお、収納部2cは、軸支部2dの周辺に設けられるものである。
【0015】
磁束発生部材3は、プラスチックマグネット等からなるマグネットが適用でき、中空の筒状形状に形成されている。また、磁束発生部材3は、収納部2cに圧入して固定され、主軸2の回転とともに、主軸2の軸心の周りを回転するように設けられる。
【0016】
コイルばね4は、例えば鉄等の導電性金属材料からなり、第1,第2の端部4a,4bが形成された円筒コイル状のばね部材(コイルスプリング)である。コイルばね4は、第1の端部4aが主軸2の位置決め孔2eに挿通して支持され、第2の端部4bが後述するホルダ5の位置決め孔や回路基板7の接続孔を挿通し、ホルダ5の前記位置決め孔によって支持されることによって、主軸2のラジアル方向の回転に対して所定の基準方向(帰零位置方向)に弾性力を付与するものである。したがって、コイルばね4を装着することによって、主軸2に対して基準位置への復帰力が加わるため、主軸2に対する軸支部分のがたつきを防止することができ、またヒステリシスを低減することができる。また、コイルばね4は、そのコイル状部分が磁束発生部材3の周りを囲むようにして組み付けられる。
【0017】
ホルダ5は、ポリアミド等の合成樹脂材にて形成でき、支持部5aと、軸受け部5bと、突起部5cと、位置決め孔(第2の位置決め部)5dと、を設けてなる。支持部5aは、磁電変換素子6を所定位置に位置決め保持するように、回路基板7側が開口する凹形状に形成される。軸受け部5bは、支持部5aによる磁電変換素子6の支持位置を内蔵するように突出した円柱形状に形成されるもので、その側部と軸支部2dとが当接するようにして主軸2を軸支するものである。すなわち、図2に示すように、磁束発生部材5の中空部分に磁電変換素子6が配設される構造となる。突起部5cは、回路基板7の後述する固定孔の位置に対応して回路基板7との対向面側で複数箇所に突出するものである。
【0018】
磁電変換素子6は、リード6aを介して回路基板7と電気的に接続するとともに、ホルダ5に支持部5a内に挿入されることで位置決め保持される。したがって、図2に示すように、磁電変換素子6および磁束発生部材3とが主軸2やホルダ5を介してコイルばね4のコイル状部分内に配設される構造となる。また、磁電変換素子6は、ホールICやMR素子等が適応でき、磁気検出面と磁束発生部材3の着磁面(磁束発生部材3の内壁部)とが主軸2やホルダ5を介して対向するような所定位置に配設され、主軸2とともに回転する磁束発生部材5の回転に応じて変化する磁束の大きさを検出信号に変換して出力する。
【0019】
回路基板7は、ガラスエポキシ樹脂等の合成樹脂材からなる両面実装基板であり、銅箔パターンにて形成される配線やランドを備えており、磁電変換素子6や抵抗やコンデンサ等の電子部品や、外部入出力用の端子7aが半田接続によって実装される。また、回路基板7は、固定孔7bを複数設けており、ホルダ5の突起部5cが挿入されてから溶着されることによって、ホルダ5を正確に位置決めして固定することができる。また、回路基板7には、ホルダ5の位置決め孔5d位置に対応して接続孔7cが設けられ、ホルダ5の位置決め孔5dに挿通されたコイルばね4の第2の端部4bが、接続孔7cを挿通し回路基板7に設けられたランドに半田接続される。なお、前記第2の端部4bに接続されたランドは、前記配線や端子7a等を介してアース接続(接地)されている。また、回路基板7のホルダ5当接面には、アース接続された銅箔パターンが形成されている。
【0020】
以上の構成により、主軸の回転に応じた検出信号を出力することができる角度検出器となる。なお、図2に示すように、回路基板7の片面側(ハウジング1の凹部1cの開口側)には、エポキシやシリコーン等の充填部材8が充填され、ハウジング1内の各構成部品を気密的に保持できる。また、回路基板7面に水分や塵等が付着することを防止することができる。
【0021】
かかる角度検出器は、被検出体となるステアリングの回転に応じて主軸2とともに回転する磁束発生部材3を設け、磁束発生部材3の回転によって変化する磁束の大きさを検出する磁電変換素子6によって、前記ステアリングの回転に応じた検出信号を出力する角度検出装置であって、磁電変換素子6と磁束発生部材3とを囲むように設けられ主軸2の回転に対して弾性力を付与するとともにアース接続された円筒状のコイルばね4を備えてなることによって、アース接続されたコイルばね4が磁電変換素子6をシールドする構成となり、電磁波等の外部影響が、磁電変換素子6を対して作用することを防止することができる。したがって、外界からの電磁波等の影響を受け難い構造となるため、信頼性の高い角度検出を行うことのできる角度検出器となる。また、磁電変換素子6をシールドするための専用の部品を設けなくてもよく、角度検出器の大型化することなく、または低コストにて上述の効果を得ることができる。
【0022】
また、磁電変換素子6およびコイルばね4をそれぞれ電気的に接続する回路基板7を備えてなることによって、アース接続するための専用の回路を必要とせず、簡単な構成にてコイルばね4をアース接続することができる。
【0023】
また、主軸2を軸支するとともに磁電変換素子6を回路基板7上の所定位置に位置決め保持するホルダ5を備え、コイルばね4は、主軸2に形成される第1の位置決め孔2eとホルダ5に形成される第2の位置決め孔5dとによってそれぞれ支持される第1,第2の端部4a,4bを設けてなり、第2の位置決め孔5dによって支持される第2の端部4bは、回路基板7と電気的に接続してなることによって、コイルばね4を支持する専用の部材を設けなくてもよく、簡単な構成にてコイルばね4をアース接続することができる。
【0024】
また、回路基板7のホルダ5当接面には、アース接続された銅箔パターンが形成されてなることによって、前記銅箔パターンがコイルばね4とともに磁電変換素子6をシールドする構造となり、外界からの電磁波等の影響を受け難い構造となるため、信頼性の高い角度検出を行うことのできる角度検出器となる。
【0025】
なお、本発明の実施の形態のコイルばね4は、回路基板7を挿通した後に半田接続することによって、アース接続するものを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図3に示すように、回路基板70上にリセプタクルからなる弾性変形可能な接続端子70dを設け、ホルダ50の位置決め孔50dを挿通したコイルばね40の端部40bと接続端子70dとが接触することによって、コイルばね40が回路基板70に電気的に接続されて接地するものであってもよく、簡単にコイルばね40を組み付けることができる構造となる。また、図3に示すような構造は、コイルばね40がSUS等の半田接続に向かない材質からなる場合に有効である。
【0026】
【発明の効果】
本発明は、被検出体の回転に応じて主軸とともに回転する磁束発生部材を設け、前記磁束発生部材の回転によって変化する磁束の大きさを検出する磁電変換素子によって、前記被検出体の回転に応じた検出信号を出力する角度検出装置であって、外界から受ける影響を考慮して、信頼性の高い検出信号を出力することのできる角度検出器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の角度検出器を一部分解した断面図。
【図2】同上角度検出器の組み付け断面図。
【図3】他の実施の形態における同上角度検出器の変形箇所を図示した断面図。
【符号の説明】
2 主軸
2e 位置決め孔(第1の位置決め部)
3 磁束発生部材
4 コイルばね
4a 第1の端部
4b 第2の端部
5 ホルダ
5d 位置決め孔(第2の位置決め部)
6 磁電変換素子
7 回路基板
Claims (4)
- 被検出体の回転に応じて主軸とともに回転する磁束発生部材を設け、前記磁束発生部材の回転によって変化する磁束の大きさを検出する磁電変換素子によって、前記被検出体の回転に応じた検出信号を出力する角度検出装置であって、前記磁電変換素子と前記磁束発生部材とを囲むように設けられ前記主軸の回転に対して弾性力を付与するとともにアース接続された円筒状のコイルばねを備えてなることを特徴とする角度検出器。
- 前記磁電変換素子および前記コイルばねをそれぞれ電気的に接続する回路基板を備えてなることを特徴とする請求項1に記載の角度検出器。
- 前記主軸を軸支するとともに前記磁電変換素子を前記回路基板上の所定位置に位置決め保持するホルダを備え、前記コイルばねは、前記主軸に形成される第1の位置決め部と前記ホルダに形成される第2の位置決め部とによってそれぞれ支持される第1,第2の端部を設けてなり、前記第2の位置決め部によって支持される前記第2の端部は、前記回路基板と電気的に接続してなることを特徴とする請求項2に記載の角度検出器。
- 前記回路基板の前記ホルダ当接面には、アース接続された銅箔パターンが形成されてなることを特徴とする請求項3に記載の角度検出器。
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JP2003053093A JP3829331B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 角度検出器 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015045140A1 (ja) | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 株式会社トランストロン | 回転角センサ |
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2003
- 2003-02-28 JP JP2003053093A patent/JP3829331B2/ja not_active Expired - Fee Related
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