JP6056009B2

JP6056009B2 - 回転角度検出装置

Info

Publication number: JP6056009B2
Application number: JP2013032871A
Authority: JP
Inventors: 塚岡　英樹; 英樹塚岡
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: JP2014163719A

Description

本発明は、主に自動車のステアリングの回転角度の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、様々な回転角度検出装置を用いてステアリングの回転角度を検出し、これによって車両の各種制御を行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６及び図７を用いて説明する。

図６は従来の回転角度検出装置の断面図であり、同図において、１は側面外周に平歯車が形成された略円筒状の回転体で、内周には挿通するステアリング軸（図示せず）と係合する係合部１Ａが設けられている。

また、２は側面外周に回転体１とは歯数の異なる平歯車が形成された検出体、３は略箱型で絶縁樹脂製のカバーで、検出体２の平歯車が回転体１の平歯車に噛合すると共に、回転体１と検出体２がカバー３下面に回転可能に装着されている。

そして、４は検出体２の下方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面には複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、検出体２の中央下面に装着された磁石５下方の配線基板４上面には、磁気検出素子６が実装装着されて、磁石５と対向配置されている。

さらに、７は略Ｌ字状で導電金属製の端子で、中間部が左側壁内にインサート成形されて、複数の端子７がカバー３に固着されると共に、複数の端子７の下端が配線基板４に半田付けによって固着接続され、左端がカバー３左側壁から外方の角筒部３Ａ内に延出している。

また、配線基板４にはマイコン等の電子部品が実装されて制御手段８が形成されると共に、この制御手段８に配線パターンを介して、磁気検出素子６や複数の端子７が接続されている。

さらに、９は略箱型で絶縁樹脂製のケースで、このケース９がカバー３下面の開口部を覆うと共に、回転体１や検出体２、配線基板４等がケース９とカバー３内に収納されて、回転角度検出装置が構成されている。

なお、以上のような回転角度検出装置を製作するには、先ず、図７（ａ）の断面図に示すように、回転体１や検出体２が装着されたカバー３に、中間部をインサート成形された複数の端子７の、カバー３下面から突出した下端を、上面に磁気検出素子６や制御手段８が装着された配線基板４の、複数の貫通孔４Ａ内に挿入した後、半田付けによって端子７下端を配線基板４に固着接続する。

さらに、この後、図７（ｂ）に示すように、カバー３下面の開口部をケース９で覆うと共に、カバー３とケース９をねじ締めや溶着（図示せず）等によって固着して、回転角度検出装置が完成する。

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がカバー３の角筒部３Ａ内に延出した複数の端子７や、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１Ａにはステアリング軸が挿通されて、自動車に装着される。

以上の構成において、ステアリングを回転操作すると、回転体１が回転し、これに連動して検出体２が回転するため、この中央に装着された磁石５も回転して、この磁石５の変化する磁力を磁気検出素子６が検出し、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段８へ入力される。

そして、この検出体２からの検出信号と、回転体１や検出体２の平歯車の歯数から、制御手段８が所定の演算を行って回転体１、すなわちステアリングの回転角度を検出し、これが車両の電子回路へ出力されて、例えばパワーステアリング装置やブレーキ装置等の、車両の様々な制御が行われるように構成されているものであった。

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

特開２０１０−７１６６１号公報

しかしながら、上記従来の回転角度検出装置においては、複数の端子７をインサート成形によってカバー３の左側壁内に固着しているため、カバー３を成形する金型が複雑で高価なものになると共に、端子７の下端を半田付けによって配線基板４に固着接続しているため、組み立てにも手間がかかってしまうという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、安価に製作が行え、簡易な構成で確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、略Ｌ字状の端子の一端を配線基板の貫通孔内に圧入保持すると共に、端子の中間部をケースの側壁上面の切欠部内に圧入保持して回転角度検出装置を構成したものであり、端子の一端を配線基板の貫通孔内に、中間部をケースの切欠部内に圧入保持しているため、ケースを成形する金型を簡素で安価なものにできると共に、半田付け等を行う必要もなく簡易に組み立てが行え、簡素な構成で、確実な回転角度の検出が可能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。

以上のように本発明によれば、簡易な構成で、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を実現できるという有利な効果が得られる。

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部分斜視図同部分斜視図同部分斜視図従来の回転角度検出装置の断面図同断面図

以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。

（実施の形態）
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、１１は略円筒状で絶縁樹脂または金属製の回転体で、側面外周には平歯車が形成されると共に、中央部には挿通するステアリング軸（図示せず）と係合する係合部１１Ａが設けられている。

そして、１２は絶縁樹脂または金属製の第一の検出体、１３は同じく第二の検出体で、第一の検出体１２側面外周の平歯車が、回転体１１の平歯車に噛合すると共に、第二の検出体１３側面外周の平歯車が、第一の検出体１２の平歯車に噛合し、これらが絶縁樹脂製のカバー１４下面に回転可能に装着されている。

なお、これらの直径寸法及び歯車の歯数は、回転体１１が最も大きく、第一の検出体１２、第二の検出体１３の順に小さくなっており、例えば、回転体１１の平歯車の歯数が４８、第一の検出体１２の平歯車の歯数が３２、第二の検出体１３の平歯車の歯数が２８となっている。

また、１５は第一の検出体１２と第二の検出体１３の下方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面には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中央下面に装着された磁石１６と、第二の検出体１３の中央下面に装着された磁石１７下方の配線基板１５上面には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子等の磁気検出素子１８と１９が実装装着されて、磁石１６と１７に対向配置されている。

さらに、２０は略Ｌ字状で銅合金等の導電金属製の端子で、図３の部分斜視図に示すように、下端には中間部が左右方向にやや膨らんだ略リング状の係止部２０Ａが設けられると共に、中間部には左右方向に突出する一対の突起部２０Ｂと、左右両側面に複数の凸部２０Ｃが形成され、下端の係止部２０Ａがやや撓んだ状態で、配線基板１５の貫通孔１５Ａ内に圧入保持されて、複数の端子２０が配線パターンに接続されている。

また、配線基板１５にはマイコン等の電子部品が実装されて制御手段２１が形成されると共に、この制御手段２１が配線パターンを介して、磁気検出素子１８と１９や複数の端子２０に接続されている。

そして、２２は略箱型で絶縁樹脂製のケースで、このケース２２がカバー１４下面の開口部を覆うと共に、回転体１１や第一の検出体１２、第二の検出体１３、配線基板１５等がケース２２とカバー１４内に収納されている。

さらに、端子２０中間部の突起部２０Ｂがケース２２の左内側壁に当接すると共に、複数の凸部２０Ｃがケース２２左側壁上面の、複数の切欠部２２Ａ内に圧入保持され、端子２０上面にはカバー１４の左側壁下面が当接して、複数の端子２０がケース２２に保持されている。

また、ケース２２の左側壁外方には角筒部２２Ｂが形成されると共に、この角筒部２２Ｂ内に、ケース２２左側壁から突出した複数の端子２０の左端が延出して、回転角度検出装置が構成されている。

なお、以上のような回転角度検出装置を製作するには、先ず、図４（ａ）の部分斜視図に示すように、上面に磁気検出素子１８と１９や制御手段２１が装着された、配線基板１５の複数の貫通孔１５Ａに、端子２０下端の略リング状の係止部２０Ａを撓ませながら挿入して、複数の端子２０下端を貫通孔１５Ａ内に圧入保持する。

そして、次に、図４（ｂ）に示すように、端子２０中間部の突起部２０Ｂをケース２２の左内側壁に当接させ、複数の凸部２０Ｃを複数の切欠部２２Ａ内に圧入しながら、配線基板１５をケース２２内に収納して、左端が角筒部２２Ｂに延出した複数の端子２０をケース２２に圧入保持する。

さらに、この後、図５の部分斜視図に示すように、中央下面に磁石１６と１７が装着された第一の検出体１２と第二の検出体１３、回転体１１をケース２２内に収納し、ケース２２上面の開口部をカバー１４で覆うと共に、カバー１４の左側壁下面を複数の端子２０の上面に当接させ、ケース２２とカバー１４をねじ締めや溶着（図示せず）等によって固着して、回転角度検出装置が完成する。

つまり、係止部２０Ａを貫通孔１５Ａに圧入して、複数の端子２０の下端を配線基板１５に圧入保持しているため、半田付け等を行う必要がなく、簡易に組み立てが行えると共に、中間部の突起部２０Ｂをケース２２の左内側壁に当接させ、複数の凸部２０Ｃを複数の切欠部２２Ａ内に圧入して、複数の端子２０をケース２２に圧入保持しているため、ケース２２を成形する金型をインサート成形等の複雑なものではなく、簡素で安価なものに形成できるようになっている。

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２１がカバー１４の角筒部２２Ｂ内に延出した複数の端子２０や、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１１の係合部１１Ａにはステアリング軸が挿通されて、自動車に装着される。

以上の構成において、ステアリングを回転操作すると、回転体１１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１６と１７も回転して、この磁石１６と１７の変化する磁力を磁気検出素子１８と１９が検出し、増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号が制御手段２１へ入力される。

なお、この時、第一の検出体１２と第二の検出体１３の平歯車は歯数が異なっているため、磁気検出素子１８と１９から出力されるデータ波形は、形状が異なり位相差のある検出信号となる。

そして、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、回転体１１や第一の検出体１２、第二の検出体１３の平歯車の歯数から、制御手段２１が所定の演算を行って回転体１１、すなわちステアリングの回転角度を検出し、これが車両の電子回路へ出力されて、例えばパワーステアリング装置やブレーキ装置等の、車両の様々な制御が行われる。

また、本発明においては、複数の端子２０下端の係止部２０Ａを、配線基板１５の貫通孔１５Ａに圧入保持すると共に、端子２０の中間部の突起部２０Ｂをケース２２の左内側壁に当接させ、複数の凸部２０Ｃを複数の切欠部２２Ａ内に圧入保持することで、ケース２２を成形する金型を簡素で安価なものにできると共に、半田付け等を行う必要もなく簡易に組み立てが行えるようになっている。

すなわち、係止部２０Ａを貫通孔１５Ａに圧入して、複数の端子２０の下端を配線基板１５に圧入保持することによって、半田付け等を行う必要がなく、簡易に組み立てが行えると共に、中間部の突起部２０Ｂをケース２２の左内側壁に当接させ、複数の凸部２０Ｃを複数の切欠部２２Ａ内に圧入して、複数の端子２０をケース２２に圧入保持することによって、ケース２２を成形する金型をインサート成形等の複雑なものではなく、簡素で安価なものに形成できるように構成されている。

なお、以上の説明では、回転体１１の平歯車に第一の検出体１２の平歯車を噛合させ、この第一の検出体１２の平歯車に第二の検出体１３の平歯車を噛合させた構成について説明したが、回転体１１の平歯車に第一の検出体１２と第二の検出体１３の両方の平歯車を噛合させた構成のものや、あるいは、一つだけの検出体の平歯車を回転体１１の平歯車に噛合させた構成としても、本発明の実施は可能である。

また、以上の説明では、磁気検出素子１８や１９からの検出信号によって、制御手段２１がステアリングの回転角度を検出する構成について説明したが、制御手段２１を省き、磁気検出素子１８や１９から増減を繰返す正弦波や余弦波、または略鋸歯状の検出信号を直接、車両の電子回路へ出力する構成としてもよい。

このように本実施の形態によれば、略Ｌ字状の端子２０の一端を配線基板１５の貫通孔１５Ａ内に圧入保持すると共に、端子２０の中間部をケース２２の側壁上面の切欠部２２Ａ内に圧入保持することによって、端子２０の一端を配線基板１５の貫通孔１５Ａ内に、中間部の複数の凸部２０Ｃをケース２２の切欠部２２Ａ内に圧入保持しているため、ケース２２を成形する金型を簡素で安価なものにできると共に、半田付け等を行う必要もなく簡易に組み立てが行え、簡素な構成で、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を得ることができるものである。

本発明による回転角度検出装置は、簡易な構成で、確実な回転角度の検出が可能なもの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等の回転角度検出用として有用である。

１１回転体
１１Ａ係合部
１２第一の検出体
１３第二の検出体
１４カバー
１５配線基板
１５Ａ貫通孔
１６、１７磁石
１８、１９磁気検出素子
２０端子
２０Ａ係止部
２０Ｂ突起部
２０Ｃ凸部
２１制御手段
２２ケース
２２Ａ切欠部
２２Ｂ角筒部

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装着された磁石と、この磁石に対向配置された磁気検出素子と、この磁気検出素子を上面に装着した配線基板と、この配線基板に一端が接続された略Ｌ字状の端子と、この端子の他端が側壁から外方へ延出する略箱型のケースからなり、上記端子の一端を上記配線基板の貫通孔内に圧入保持すると共に、上記端子の中間部を上記ケースの側壁上面の切欠部内に圧入保持した回転角度検出装置。