JP5899412B2

JP5899412B2 - 回転角度検出装置

Info

Publication number: JP5899412B2
Application number: JP2011269703A
Authority: JP
Inventors: 宏充野田; 昇三白髪
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: JP2013120181A; US20130147469A1; US9335152B2

Description

本発明は、主に自動車のステアリングホイールの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関するものである。

近年、自動車の高機能化が進むなか、回転角度検出装置を用いてステアリングホイールの回転角度を検出し、この回転角度を用いて車両の各種制御を行なうものが増えている。

このような、従来の回転角度検出装置について、図５を用いて説明する。

図５は従来の回転角度検出装置の分解斜視図であり、同図において、１は側面外周に平歯車部１Ａが形成された合成樹脂製の回転体で、中央筒部内周には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する一対の係合部１Ｂが形成されている。

そして、２は側面外周に平歯車部２Ａが形成された合成樹脂製の第一の検出体、３は側面外周に平歯車部２Ａとは歯数の異なる平歯車部３Ａが形成された合成樹脂製の第二の検出体で、第一の検出体２の平歯車部２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第二の検出体３の平歯車部３Ａが第一の検出体２の平歯車部２Ａに噛合している。

また、この第一の検出体２の中央には凹状で略矩形状の収納部２Ｂが、第二の検出体３の中央には同じく凹状で略矩形状の収納部３Ｂが、各々形成されると共に、収納部２Ｂ、３Ｂ内に直方体の磁石４Ａ、５Ａが各々収納されている。

さらに、６は合成樹脂製のホルダーで、天面の一側端から下方に付勢部６Ａが延出すると共に、付勢部６Ａの両側方から下方に把持部６Ｂが延出して形成され、磁石４Ａ、５Ａがホルダー６によって収納部２Ｂ、３Ｂ内に保持固定されて各々装着されている。

そして、７は第一及び第二の検出体２、３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体２中央に装着された磁石４Ａと、第二の検出体３中央に装着された磁石５Ａとの対向面には、磁気検出素子４Ｂと５Ｂが各々装着されている。

また、このように対向した磁石４Ａと磁気検出素子４Ｂによって第一の検出手段が、同じく磁石５Ａと磁気検出素子５Ｂによって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板７にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子４Ｂや５Ｂに接続された制御手段８が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。

そして、このように構成された回転角度検出装置が、制御手段８がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の電子回路（図示せず）に接続されると共に、回転体１の係合部１Ｂにステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。

以上の構成において、ステアリングホイールを回転すると、ステアリング軸に係止された回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体２が、第一の検出体２に連動して第二の検出体３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石４Ａ、５Ａも回転して、この磁石４Ａ、５Ａの変化する磁力を磁気検出素子４Ｂ、５Ｂが検出信号として検出するが、第一の検出体２と第二の検出体３は歯数が異なり回転速度も異なる為、磁気検出素子４Ｂと５Ｂのデ−タ波形は、周期が異なり位相のずれた検出信号となる。

そして、この第一の検出体２と第二の検出体３からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段８が所定の演算を行って、回転体１即ち、ステアリングホイールの回転角度を検出し、これが自動車の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われるように構成されていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００９−２３６５１５号公報

従来の回転角度検出装置においては、磁石４Ａ、５Ａを第一及び第二の検出体２、３の収納部２Ｂ、３Ｂに収納した後、ホルダー６を収納部２Ｂ、３Ｂに収納された磁石４Ａ、５Ａの上方から被せて収納部２Ｂ、３Ｂ内に保持固定して各々装着するため、個別にホルダー６を各々必要とすると共に、ホルダー６による保持固定に手間がかかり、製作コストが高くなり易いという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で容易かつ確実に磁石を検出体に装着でき、安価な回転角度検出装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、各検出体の収納部に磁石の一面を支持する支持部と、一面に対向する他面を保持する保持部を設けて、磁石を収納部内で回動させて支持部と保持部との間に圧入し、収納部に磁石を保持固定して回転角度検出装置を構成する。

本発明によれば、各検出体の収納部に磁石の一面を支持する支持部と、一面に対向する他面を保持する保持部を設けて、磁石を収納部内で回動させて支持部と保持部との間に圧入し、収納部に磁石を保持固定する構成とすることにより、収納部に一体形成した支持部と保持部に対し磁石を回動させるだけでこれらに圧入されて、保持固定されるため、個別にホルダーを用いることがなく、簡易な構成で、容易かつ確実に磁石を検出体に装着でき、安価な回転角度検出装置を得ることができるという作用を有するものである。

本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図同分解斜視図同要部拡大断面図同磁石装着説明用要部平面図従来の回転角度検出装置の分解斜視図

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。

図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１は側面外周に平歯車部１Ａが形成された合成樹脂製又は金属製の回転体で、中央筒部内周には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する一対の係合部１Ｂが形成されている。

そして、１２は側面外周に平歯車部１２Ａが形成されたポリオキシメチレン等の合成樹脂製の第一の検出体、１３は側面外周に平歯車部１２Ａとは歯数の異なる平歯車部１３Ａが形成されたポリオキシメチレン等の合成樹脂製の第二の検出体で、第一の検出体１２の平歯車部１２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第二の検出体１３の平歯車部１３Ａが第一の検出体１２の平歯車部１２Ａに噛合している。

また、第一及び第二の検出体１２、１３の上面には略円形状で下方に窪んだ収納部１２Ｂ、１３Ｂが設けられると共に、底面には両側方に開口が形成された略長板状の支持部１２Ｃ、１３Ｃが形成されている。

さらに、支持部１２Ｃ、１３Ｃ上方の収納部１２Ｂ、１３Ｂの内周には、内方向へ突出すると共に先端部を略円弧状に切り欠いた保持部１２Ｄ、１３Ｄが、第一及び第二の検出体１２、１３の回転軸心Ａに対し点対称に２箇所対向して設けられている。

そして、図３の要部拡大断面図に示すように、第一及び第二の検出体１２、１３の保持部１２Ｄ、１３Ｄの下面には、両端近傍に所定の間隔で離れ外側に向けて下降する内傾斜部１２Ｅ、１３Ｅが各々設けられると共に、一方の端部、例えば左端の先端近傍には外方から内方へ向けて下降する外傾斜部１２Ｆ、１３Ｆが設けられ、支持部１２Ｃ、１３Ｃ上面と保持部１２Ｄ、１３Ｄ下面が所定の間隔で配設されている。

また、支持部１２Ｃ、１３Ｃとの長手方向の端部近傍には、第一及び第二の検出体１２、１３の回転軸心Ａを中心とした所定半径の略円弧状で、一対の下支持壁部１２Ｇ、１３Ｇが各々対向して形成されている。

さらに、保持部１２Ｄ、１３Ｄの下面には、下方へ突出し、第一及び第二の検出体１２、１３の回転軸心Ａを中心とした所定半径の略円弧状で、一対の上支持壁部１２Ｈ、１３Ｈが各々対向して形成されている。

なお、対向する下支持壁部１２Ｇや１３Ｇ、上支持壁部１２Ｈや１３Ｈの直径は、後述する略直方体の磁石１４Ａや１５Ａにおける上下面の対角線の長さよりわずかに大きく形成している。

そして、１４Ａ、１５Ａは略直方体状の磁石で、磁石１４Ａ、１５Ａの下面が支持部１２Ｃ、１３Ｃ上面に互いに長手方向が交差するように支持されると共に、上面の長手方向端部の幅方向両端が保持部１２Ｄ、１３Ｄ下面の両端近傍の内傾斜部１２Ｅ、１３Ｅに圧接して、容易に回転しないように保持固定されている。

また、磁石１４Ａ、１５Ａの長手方向の両端は、保持部１２Ｄ、１３Ｄ下面の上支持壁部１２Ｈ、１３Ｈによって、長手方向にずれないように支持されている。

ここで、図４の要部平面図を用いて、磁石１４Ａ、１５Ａの第一及び第二の検出体１２、１３への装着方法を説明する。

なお、第一の検出体１２と磁石１４Ａ、第二の検出体１３と磁石１５Ａの各装着方法は同じ方法のため、代表として第一の検出体１２と磁石１４Ａの装着方法を例にあげて説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、第一の検出体１２の対向した各保持部１２Ｄ間の下支持壁部１２Ｇ内側の支持部１２Ｃ上に磁石１４Ａを載置する。

次に、図４（ｂ）に示すように、磁石１４Ａを下支持壁部１２Ｇの内周に沿って、例えば時計方向に回動させると、右側の保持部１２Ｄの後側下面及び左側の保持部１２Ｄの前側下面に各々設けられた外傾斜部１２Ｆに、磁石１４Ａの端部が各外傾斜部１２Ｆに誘われて回動すると共に、保持部１２Ｄが上方へ弾性変形して、磁石１４Ａの端部が保持部１２Ｄ下面に弾接しながら時計方向へ回動する。

さらに、磁石１４Ａを時計方向へ回動させて、図４（ａ）の位置から約９０度回転すると、図３や図４（ｃ）に示すように、磁石１４Ａの長手方向が支持部１２Ｃに対し略直交し、その両端部の幅方向の上面両端が保持部１２Ｄの内傾斜部１２Ｅに圧接し、磁石１４Ａが支持部１２Ｃと対向した両保持部１２Ｄとの間に、圧入された状態で保持固定される。

なお、この時、磁石１４Ａは長手方向を上支持壁部１２Ｈに支持されると共に、回転方向を対向する保持部１２Ｄによって確実に保持固定され、磁石１４Ａの中心と第一の検出体１２の回転軸心Ａがほぼ一致した状態で装着される。

すなわち、磁石１４Ａを第一の検出体１２上方から支持部１２Ｃ上に載置して、所定の方向へ回動することにより、磁石１４Ａは下面を支持部１２Ｃに支持されると共に、上面の両端部を対向する保持部１２Ｄに圧入されて、磁石１４Ａと第一の検出体１２との中心ずれも生じ難く、確実に保持固定されるため、背景技術で述べたようなホルダー等を用いて磁石を検出体に装着する必要がなく、簡易な構成で、容易かつ確実に磁石を検出体に装着できる。

そして、図２に示すように、１７は第一及び第二の検出体１２、１３の上方にほぼ平行に配置された紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体１２中央に装着された磁石１４Ａと、第二の検出体１３中央に装着された磁石１５Ａとの対向面には、磁気検出素子１４Ｂと１５Ｂが各々実装されている。

また、このように対向した磁石１４Ａと磁気検出素子１４Ｂによって第一の検出手段が、同じく磁石１５Ａと磁気検出素子１５Ｂによって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板１７にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子１４Ｂや１５Ｂに接続された制御手段１８が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。

そして、このように構成された回転角度検出装置は、制御手段１８がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の電子回路（図示せず）に接続されると共に、回転体１の係合部１Ｂにステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。

以上の構成において、ステアリングホイールを回転すると、ステアリング軸に係止された回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体１２が、第一の検出体１２に連動して第二の検出体１３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石１４Ａ、１５Ａも回転する。

そして、磁石１４Ａ、１５Ａの変化する磁力を磁気検出素子１４Ｂ、１５Ｂが検出信号として検出するが、第一の検出体１２と第二の検出体１３は歯数が異なり回転速度も異なる為、磁気検出素子１４Ｂと１５Ｂのデ−タ波形は、周期が異なり位相のずれた検出信号となる。

また、この第一の検出体１２と第二の検出体１３からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段１８が所定の演算を行って、回転体１即ち、ステアリングホイールの回転角度を検出し、これが自動車の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われる。

このように本実施の形態によれば、第一及び第二の検出体１２、１３の収納部１２Ｂ、１３Ｂに磁石１４Ａ、１５Ａの下面を支持する支持部１２Ｃ、１３Ｃと、上面を保持する保持部１２Ｄ、１３Ｄを設けて、磁石１４Ａ、１５Ａを収納部１２Ｂ、１３Ｂ内で回動させて、磁石１４Ａ、１５Ａを保持部１２Ｄ、１３Ｄ下面に圧入し、支持部１２Ｃ、１３Ｃと保持部１２Ｄ、１３Ｄとの間に保持固定する構成とすることにより、収納部１２Ｂ、１３Ｂに一体形成した支持部１２Ｃ、１３Ｃと保持部１２Ｄ、１３Ｄに対し磁石１４Ａ、１５Ａを回動して保持固定するため、個別にホルダーを用いることがなく、簡易な構成で、容易かつ確実に磁石を検出体に装着でき、安価な回転角度検出装置を実現することができる。

なお、以上の説明では、収納部１２Ｂ、１３Ｂ内の上側に保持部１２Ｄ、１３Ｄを、下側に支持部１２Ｃ、１３Ｃを一体形成したものとして説明したが、上側に支持部を、下側に保持部を各々一体形成して、磁石を検出体下方から保持部間に配置して回動し、支持部と保持部間に保持固定するようにしても、本発明の実施は可能である。

また、以上の説明では、回転体１に連動する第一の検出体１２と、この第一の検出体１２に連動する第二の検出体１３に磁石１４Ａ、１５Ａを各々装着し、磁石１４Ａ、１５Ａに対向した磁気検出素子１４Ｂ、１５Ｂからの検出信号に基づいて制御手段１８が回転体１の回転角度を検出する構成について説明したが、回転体１に第一の検出体１２と第二の検出体１３を各々噛合させて連動させ、上記と同様に、第一及び第二の検出体１２、１３の回転から制御手段が回転体１の回転角度を検出する構成としても良い。

さらに、回転体１に連動する第一の検出体１２とこれに装着された磁石１４Ａ及び磁気検出素子１４Ｂからなる第一の検出手段のみの構成として、制御手段に加え記憶手段を設けて回転体１の回転角度を検出するものなど、様々な構成の回転角度検出装置においても本発明の実施は可能である。

本発明の回転角度検出装置は、個別にホルダーを用いることがなく、簡易な構成で、容易かつ確実に磁石を検出体に装着でき、安価な回転角度検出装置を得ることができるという有利な効果を有し、主に自動車のステアリングホイールの回転角度検出用として有用である。

１回転体
１Ａ平歯車部
１Ｂ係合部
１２第一の検出体
１２Ａ、１３Ａ平歯車部
１２Ｂ、１３Ｂ収納部
１２Ｃ、１３Ｃ支持部
１２Ｄ、１３Ｄ保持部
１２Ｅ、１３Ｅ内傾斜部
１２Ｆ、１３Ｆ外傾斜部
１２Ｇ、１３Ｇ下支持壁部
１２Ｈ、１３Ｈ上支持壁部
１３第二の検出体
１４Ａ、１５Ａ磁石
１４Ｂ、１５Ｂ磁気検出素子
１７配線基板
１８制御手段

Claims

ステアリングに連動して回転する回転体と、この回転体に連動して回転する検出体と、この検出体の中央に設けた収納部に装着された直方体の磁石と、この磁石に対向して配置された磁気検出素子と、前記磁気検出素子からの検出信号により前記回転体の回転角度を検出する制御手段からなり、前記収納部に前記磁石の一面を支持する支持部と、前記一面に対向する他面を保持する保持部を設けて、前記磁石を前記収納部内で回動して、前記支持部と前記保持部との間に圧入し、前記収納部に前記磁石を保持固定した回転角度検出装置。