JP5344375B2 - 回転角度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検出体の回転角度を検出する回転角度検出装置に関するものである。

従来の回転角度検出装置は、内燃機関の吸気通路内に配設されたスロットルバルブの開閉動作に応じて前記スロットルバルブのシャフトが回転することで、前記シャフトの回転角度（つまり、前記スロットルバルブの開閉角度）を検出するスロットルポジションセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる特許文献１に記載のスロットルポジションセンサからなる回転角度検出装置は、前記シャフトの回転に応じて回転する回転軸（回転部材）と、この回転軸の回転に同期して前記回転軸の周囲を回転する一対の磁石と、前記回転軸の背後に位置し前記各磁石の回転動作に伴う磁束の大きさ（磁界強度）の変化を検出する磁電変換素子と、前記回転軸の下端部を挿通固定するための挿通固定部を有する円環部と前記各磁石を覆う筒状部とを備えた略円筒カップ形状の磁性部材と、前記回転軸が貫通する貫通部を有する円環板部と前記筒状部の外周を覆う円筒部とを備え前記磁性部材を収納する略円筒カップ形状のハウジングと、から主に構成されていた。

特許文献１に記載の回転角度検出装置の場合、回転軸である回転部材を回転可能に軸支するハウジングと、磁電変換素子を収納するカバーとを備えているため、回転角度検出装置を構成する部品点数が多くなり、組付費や部品費が嵩み、コスト上昇を招くという問題がある。

そこで、本願出願人は、前述の課題に対処するため、コスト低減を実現し得る回転角度検出装置として、被検出体の回転に応じて回転部材とともに回転する磁石を設け、前記磁石の回転に伴い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回転角度検出装置であって、前記回転部材を回転可能に軸支する金属部材が、ハウジングにインサート成形によって一体的に形成されたものを提案した（特許文献２参照）。

特開平１１−１５３４０４号公報 特開２００７−３２７８６０号公報

特許文献２に記載の回転角度検出装置の前記ハウジングは、前記磁石を収納する第１の収納部と、前記磁電変換素子を収納するための第２の収納部とを備えており、前記第１の収納部と前記第２の収納部とは仕切られている。前記第２の収納部には、充填部材が充填されており、前記磁電変換素子が前記ハウジングの第２の収納部内において気密的に収納保持されている。

前記金属部材は、前記ハウジングにインサート成形にする際に、保持される必要があり、前記金属部材を保持した部分は、前記ハウジングの成形後に前記第２の収納部内に露出していた。

前記第２の収納部に前記充填部材を充填するときに、前記充填部材が、前記金属部材の前記第２の収納部に露出した部分から前記金属部材と前記ハウジングとの間に入り込んで、前記第１の収納部内に浸入する場合があった。前記第１の収納部内に浸入した前記充填部材によって、前記磁石を備えた前記回転部材を収納できなくなったり、あるいは、前記第１の収納部内に浸入した前記充填部材が、前記磁石や前記回転部材と当接し、前記磁石や前記回転部材の回転を妨げるなどの問題を生じるおそれがあった。

そこで、本発明は、前述した問題点に着目し、磁電変換素子を収納する第２の収納部内に充填される充填部材が、磁石を収納する第１の収納部内に浸入することを防止する回転角度検出装置を提供するものである。

本発明は、回転部材と、この回転部材に固定され前記回転部材の回転に伴って回転する磁石と、この磁石に対向して配置され前記磁石が回転することによって前記磁石の磁界の強さを検出する磁電変換素子を内蔵した磁気検出パッケージと、仕切りを基準として前記回転部材を回転自在に収納する第１の収納部と前記磁気検出パッケージを収納する第２の収納部とを有するハウジングと、前記第２の収納部に前記磁気検出パッケージを気密的に収納保持するように充填される充填部材と、前記回転部材を回転自在に支持し前記第２の収納部に一部が露出するように前記第１の収納部に設けられた円筒状の金属部材と、を備えた回転角度検出装置において、前記金属部材の前記第２の収納部に露出した部分の近傍で、前記ハウジング内に内蔵された部分に、前記充填部材が前記金属部材と前記ハウジングとの間に浸入することを抑制する沿面距離延長部を設けたものである。

また、本発明は、前記沿面距離延長部が、前記金属部材から突出した凸部である。

また、本発明は、前記沿面距離延長部が、前記金属部材内に窪んだ凹部である。

また、本発明は、前記沿面距離延長部が、前記金属部材に設けた凹凸部である。

また、本発明は、前記凸部を前記筒状の金属部材の端面に設けたものである。

本発明によれば、所期の目的を達成でき、磁電変換素子を収納する第２の収納部内に充填される充填部材が、磁石を収納する第１の収納部内に浸入することを防止する回転角度検出装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の回転角度検出装置の断面図。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。

本実施形態による回転角度検出装置１は、回転部材２と、磁石３と、磁電変換素子４ａを内蔵した磁気検出パッケージ４と、ハウジング５と、回路基板６及び配線７とから主に構成されている。なお、Ｌは、回転部材２と磁石３との回転軸である。

回転部材２は、連結された被検出体とともに回転するものであり、ポリアセタール等の合成樹脂材料からなる。

回転部材２は、ほぼ円柱形であり、その外周に切れ目なく鍔部２ａを備えている。そして、図１中、鍔部２ａの下側に後述する気密部材を備えている。さらに、前記気密部材の下側に直径が小さい径小部２ｂを備えている。なお、この径小部２ｂには、前記被検出体と連結するための凹部２ｃが設けられている。また、図１中、鍔部２ａの上側には、磁石３を備えている。

磁石３は、略円柱形状に形成されている。また、磁石３は、回転軸Ｌに対して垂直方向の平面３ａを備えており、この平面３ａを回転軸Ｌを境として、２極着磁されている。磁石３は、回転部材２に固定されており、本実施形態では、回転部材２とインサート成形によって、一体的に設けられており、回転部材２の回転軸Ｌを中心とし、回転部材２の回転に伴って回転する構成となっている。

磁気検出パッケージ４は、ホールＩＣやＭＲ素子等の磁電変換素子４ａを合成樹脂で覆ったものである。磁気検出パッケージ４は、回路基板６に設けられており、磁気検出パッケージ４の磁電変換素子４ａは、図示しないリードを介して回路基板６と電気的に接続され、回転部材２とともに回転する磁石３の回転に応じて変化する磁界の強さを検出し、この検出した結果を検出信号に変換し、この検出信号を回路基板６と電気的に接続された配線７を通じて外部に出力するものである。

ハウジング５は、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂材料からなり、略円筒形状に形成された基部５ａを備えている。この基部５ａに回転部材２を回動自在に収納する第１の収納部５ｂが形成されている。

また、図１中、第１の収納部５ｂを形成する基部５ａの下側の下端部５ｃは、後述する座金をかしめ固定するために第１の収納部５ｂ内側に折り曲げられている。

また、図１中、ハウジング５の上側には、磁気検出パッケージ４と回路基板６とを収納する第２の収納部５ｄが形成されている。第２の収納部５ｄは、回路基板６の周囲を取り巻く壁部５ｅによって形成されている。なお、第２の収納部５ｄ内は、充填部材１０によって満たされている。この充填部材は、エポキシやシリコーン等からなる液体から固体へと硬化する樹脂からなり、例えば、ＵＶ硬化型あるいは熱硬化型樹脂などであり、磁気検出パッケージ４と回路基板６が、第２の収納部５ｄ内において気密的に収納保持されるようになっている。

第１の収納部５ｂと第２の収納部５ｄとは、互いに連通しないように板状の仕切り５ｆで区切られており、この仕切り５ｆを挟んで磁気検出パッケージ４と磁石３とが対向するように設けられている。第１の収納部５ｂ、第２の収納部５ｄ及び仕切り５ｆは、一体に形成されている。

第１の収納部５ｂには、円筒状の金属部材１１が設けられており、ハウジング５にインサート成形によって一体的に形成されている。この金属部材１１は、真鍮等の非磁性材料からなり、回転部材２を回転自在に支持するものである。つまり、金属部材１１は、その内周面が回転部材２の外周と当接して、回転部材２を回転可能に軸支する軸支部材としての機能を有している。また、この金属部材１１の一部１１ａが、第２の収納部５ｄ内に露出している。

金属部材１１の第２の収納部５ｄに露出した部分１１ａの近傍で、ハウジング５内に内蔵された部分に、充填部材１０が、金属部材１１とハウジング５との間に浸入することを抑制する沿面距離延長部１１ｂが設けられている。

沿面距離延長部１１ｂは、筒状の金属部材１１の端面１１ｃに設けられている。そして、端面１１ｃの内側に設けられている。この沿面距離延長部１１ｂは、円筒状の金属部材１１の中心軸方向に金属部材１１から突出した凸部１１ｂである。この凸部１１ｂの断面形状は、矩形状である。この凸部１１ｂは、切れ目なく、金属部材１１の端面１１ｃに設けられている。この凸部１１ｂは、円筒状の金属部材１１の中心を軸として、回転させて、円筒状の金属部材１１の外側から刃物によって切削して形成するものである。

以上のように、沿面距離延長部１１ｂを設けたことによって、第２の収納部５ｄに充填部材１０を充填するときに、金属部材１１の第２の収納部５ｄに露出した部分１１ａから充填部材１０が、金属部材１１とハウジング５との間に入り込んだとしても、露出した部分１１ａから第１の収納部５ｂまでの金属部材１１とハウジング５との間に沿った距離が長くなり、充填部材１０が、露出した部分１１ａから第１の収納部５ｂまでの間で留まり、第１の収納部５ｂ内に浸入することを防止することができる。

また、凸部１１ｂを筒状の金属部材１１の端面１１ｃに設けたことによって、筒状の金属部材１１の筒状の内周に設ける場合に比べて、切削による加工が容易となり、安価に金属部材１１を形成することができる。

また、ハウジング５には、回路基板６の配設位置を決定する位置決め部５ｊが設けられている。この位置決め部５ｊは、第２の収納部５ｄ内に設けられている。この位置決め部５ｊは、回路基板６の固定前は突起形状であるが、回路基板６を取り付けるために、熱などを加えて変形させて、回路基板６が外れないようにするものである。

回路基板６は、例えば硬質回路基板からなり、ハウジング５の仕切り５ｆに沿うように配設され、ハウジング５の第２の収納部５ｄに収納固定される。かかる回路基板６には、磁気検出パッケージ４やコンデンサ等の各種電子部品が実装されている。また、６ａは、配線７が貫通する孔であり、孔６ａを貫通した配線７は図示しない半田によって回路基板６の図示しない配線パターンと電気的に接続している。また、６ｂは、回路基板６の配設位置を決定する位置決め部であり、ハウジング５の位置決め部５ｊが貫通する孔である。

配線７は、銅などの良好な導電性の金属を絶縁材で被覆したものである。なお、７ａは、ゴムなどの弾性部材からなるパッキンであり、第２の収納部５ｄ内を満たす充填部材１１の漏れを防ぐものである。

なお、８は、ゴムなどの弾性部材からなる気密部材であり、本実施形態では、Ｙリングを用いている。このＹリング８は、ドーナツ形状であり、その断面形状が、Ｙ字状であり、回転角度検出装置１の第１の収納部５ｂ内部に水等の異物が浸入するのを防止する機能を有している。このＹリングは８は、その弾性によって、振動による磁石３の変動を抑制し、磁電変換素子４ａによる後検出を抑制することができる。また、Ｙリング８は、回転部材２やハウジング５との接触面積が小さいので、回転部材２が回転する時の摺動抵抗を低く抑えることができる。なお、このＹリング８に代えて、断面Ｘ字形状のＸリングを採用してもよい。また、回転部材２が回転する時の摺動抵抗を考慮しなければ、断面形状が、円形状のＯリング８を採用することも可能である。

９は、座金であり、この座金９は、Ｙリング８を覆うようにハウジング５の下端部５ｃをかしめて固定される。回転部材２を第１の収納部５ｂ内に保持するものである。

なお、本実施形態では、沿面距離延長部１１ｂの形状が、金属部材１１から突出した凸部１１ｂであったが、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、沿面距離延長部１１ｂが、金属部材１１内に窪んだ凹部であってもよいし、あるいは、金属部材１１に設けた凹凸部であってもよい。

また、沿面距離延長部１１ｂを設ける場所は、金属部材１１の端面１１ｃに限定されるものではなく、金属部材１１の外周面に設けてもよい。なお、金属部材１１の外周面に設ける場合は、窪んだ凹部か凹凸部が、加工が容易である。

被検出体の回転角度を検出する回転角度検出装置に利用することができる。

１ 回転角度検出装置
２ 回転部材
３ 磁石
４ 磁気検出パッケージ
４ａ 磁電変換素子
５ ハウジング
５ｂ 第１の収納部
５ｄ 第２の収納部
５ｆ 仕切り
１０ 充填部材
１１ 金属部材
１１ａ 一部（露出部）
１１ｂ 円面距離延長部
１１ｃ 端面

Claims (5)

1. 回転部材と、この回転部材に固定され前記回転部材の回転に伴って回転する磁石と、この磁石に対向して配置され前記磁石が回転することによって前記磁石の磁界の強さを検出する磁電変換素子を内蔵した磁気検出パッケージと、仕切りを基準として前記回転部材を回転自在に収納する第１の収納部と前記磁気検出パッケージを収納する第２の収納部とを有するハウジングと、前記第２の収納部に前記磁気検出パッケージを気密的に収納保持するように充填される充填部材と、前記回転部材を回転自在に支持し前記第２の収納部に一部が露出するように前記第１の収納部に設けられた円筒状の金属部材と、を備えた回転角度検出装置において、
   前記金属部材の前記第２の収納部に露出した部分の近傍で、前記ハウジング内に内蔵された部分に、前記充填部材が前記金属部材と前記ハウジングとの間に浸入することを抑制する沿面距離延長部を設けたことを特徴とする回転角度検出装置。
2. 前記沿面距離延長部が、前記金属部材から突出した凸部であることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
3. 前記沿面距離延長部が、前記金属部材内に窪んだ凹部であることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
4. 前記沿面距離延長部が、前記金属部材に設けた凹凸部であることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
5. 前記凸部を前記筒状の金属部材の端面に設けたことを特徴とする請求項２に記載の回転角度検出装置。
   

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