JP5290675B2 - Rotation detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検出回転体の回転角度を検出する回転検出装置に関する。特に、小型(薄型)で、制約の少ない回路基板の配線パターンを構成し、かつ、摺動磨耗に対する回路への影響を少なくすることが可能な回転検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation detection device that detects a rotation angle of a detected rotating body. In particular, the present invention relates to a rotation detection device that is small (thin), can form a circuit board wiring pattern with few restrictions, and can reduce the influence of sliding wear on the circuit.
従来から、回転検出装置(回転センサ)として、回転体に固定した磁石と、磁気の強さを検出する磁気検出器とを組合せ、回転体を磁気検出器に対して、磁石とともに回転させることにより、回転角度を検出する構成の装置が開発され、ステアリングホイール等の分野に利用されている。 Conventionally, as a rotation detection device (rotation sensor), by combining a magnet fixed to a rotating body and a magnetic detector for detecting the strength of magnetism, the rotating body is rotated together with the magnet with respect to the magnetic detector. An apparatus configured to detect a rotation angle has been developed and used in the field of steering wheels and the like.
例えば、特許文献1では、円盤状回転体の一端面部のみを軸支させ、その他端面部は回路基板に摺接させることにし、円盤状回転体の回転中心上に回転検出素子を配設することにより、円盤状回転体の回転に伴う振れ等を回避し、回転検出精度を向上させるとともに、円盤状回転体の他端面部に環状当接部を形成し、回転検出素子を包囲するようにして環状当接部を回路基板に摺接させることにより、薄型化、コンパクト化を図るような回転検出装置が提案されている。 For example, in Patent Document 1, only one end surface portion of the disk-shaped rotating body is pivotally supported, and the other end surface portion is slidably contacted with the circuit board, and the rotation detecting element is disposed on the rotation center of the disk-shaped rotating body. By avoiding vibrations associated with the rotation of the disk-shaped rotator, the rotation detection accuracy is improved, and an annular contact portion is formed on the other end surface of the disk-shaped rotator so as to surround the rotation detection element. There has been proposed a rotation detection device that achieves a reduction in thickness and size by sliding an annular contact portion on a circuit board.
また、特許文献2では、基板と保持部及び検出用回転体との間に空間を形成することにより、基板の振動を抑えるとともに、基板に穴を開ける必要のない回転角センサが提案されている。
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載の回転検出装置(回転センサ)は、回転中心部磁石を設けた円盤状回転体の回転中心上に、磁石と対向するように回転検出素子を配置し、回転検出素子を包囲するように環状当接部を回路基板に摺接させているため、回転検出素子の周りの円盤状回転体の環状当接部による摺動摩耗の影響で、即ち、摺動摩耗による配線パターンが切断等の発生で、回路基板上の配線パターンの構成に制約を受けてしまうという問題があった。即ち、配線パターンを作成できない領域が大きくなってしまうという問題点があった。 However, in the rotation detection devices (rotation sensors) described in Patent Document 1 and Patent Document 2, a rotation detection element is arranged on the rotation center of a disk-shaped rotating body provided with a rotation center magnet so as to face the magnet. Since the annular contact portion is slidably contacted with the circuit board so as to surround the rotation detection element, it is affected by the sliding wear caused by the annular contact portion of the disk-shaped rotating body around the rotation detection element, that is, the sliding contact. There is a problem that the wiring pattern configuration on the circuit board is restricted by the occurrence of cutting or the like of the wiring pattern due to dynamic wear. That is, there is a problem that the area where the wiring pattern cannot be created becomes large.
また、円盤状回転体の回転中心軸に平行な方向(厚さ方向)に、回転検出素子の厚さと磁石の厚さを合計した厚みを少なくとも有するとともに、円盤状回転体の回転中心軸に直行する方向(径方向)に対しても、少なくとも回転検出素子を包囲する大きさを有するサイズの回転検出装置となってしまうという問題点もあった。 In addition, it has at least a total thickness of the rotation detecting element and the magnet in a direction (thickness direction) parallel to the rotation center axis of the disk-shaped rotating body, and is perpendicular to the rotation center axis of the disk-shaped rotating body. There is also a problem that the rotation detection device has a size that at least encloses the rotation detection element in the direction (radial direction) in which the rotation is detected.
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、小型(薄型)で、制約の少ない回路基板の配線パターンを構成し、かつ、摺動磨耗に対する回路への影響を少なくすることが可能な回転検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a small (thin) and low-constraint circuit board wiring pattern, and has less influence on the circuit due to sliding wear. An object of the present invention is to provide a rotation detection device capable of performing the above.
上述した従来の問題点を解決すべく下記の発明を提供する。
本発明の第1の態様にかかる回転検出装置は、信号に基づき第1の回転体の回転角度を検出する、ハウジング内に収納された回転検出装置であって、
前記第1の回転体と連動して回転する第2の回転体と、
前記第2の回転体と共通した回転中心軸を有し、前記第2の回転体とともに回転するリング状の磁石と、
前記磁石の磁界の強さに基づいた電気量の信号を出力する磁気検出部と、
前記磁気検出部からの信号を処理する回路基板と、
を備え、
前記第2の回転体は、回転中心に回転軸部を有し、かつ該回転軸部は前記磁石のリング状中央部の開口部を貫通するように配置されており、
前記回路基板は、前記回転軸部の一方の端面と前記ハウジングの上部の内壁との間に配置され、前記ハウジングに固定されており、
前記磁気検出部は、前記回路基板に固定され、
前記回転軸部の他方の端面は、前記ハウジングの下部の内壁に回転可能に保持されており、
前記第2の回転体と前記回路基板は、前記ハウジングを構成するハウジング部材のうち、同じハウジング部材に保持されていることを特徴とする。
The following invention is provided to solve the above-mentioned conventional problems.
A rotation detection device according to a first aspect of the present invention is a rotation detection device housed in a housing that detects a rotation angle of a first rotating body based on a signal,
A second rotating body that rotates in conjunction with the first rotating body;
A ring-shaped magnet having a rotation center axis common to the second rotating body and rotating together with the second rotating body;
A magnetic detector that outputs a signal of an amount of electricity based on the strength of the magnetic field of the magnet;
A circuit board for processing a signal from the magnetic detection unit;
With
The second rotating body has a rotating shaft portion at the center of rotation, and the rotating shaft portion is disposed so as to penetrate the opening of the ring-shaped central portion of the magnet ,
The circuit board is disposed between one end surface of the rotating shaft portion and an inner wall of the upper portion of the housing, and is fixed to the housing.
The magnetic detection unit is fixed to the circuit board,
The other end face of the rotating shaft is rotatably held on the inner wall of the lower part of the housing,
The second rotating body and the circuit board are held by the same housing member among the housing members constituting the housing .
このような構成により、回路基板上の配線パターンの制約を受ける領域を低減することができる。また、摺動摩耗による影響の少ない回路基板上に配線パターンを構成することができる。 With such a configuration, it is possible to reduce a region that is restricted by a wiring pattern on the circuit board. Also, the wiring pattern can be formed on a circuit board that is less affected by sliding wear.
本発明の第2の態様にかかる回転検出装置は、本発明の第1の態様にかかる回転検出装置において、前記回転軸部の一方の端面が、前記回路基板に当接し、回転可能に保持されていることを特徴とする。 The rotation detection device according to the second aspect of the present invention is the rotation detection device according to the first aspect of the present invention, wherein one end face of the rotation shaft portion is in contact with the circuit board and is rotatably held. It is characterized by.
このような構成により、回路基板上の配線パターンの制約を受ける領域を低減することができる。また、摺動摩耗による影響の少ない回路基板上に配線パターンを構成することができる。 With such a configuration, it is possible to reduce a region that is restricted by a wiring pattern on the circuit board. Also, the wiring pattern can be formed on a circuit board that is less affected by sliding wear.
本発明の第3の態様にかかる回転検出装置は、本発明の第1の態様にかかる回転検出装置において、前記回転軸部の一方の端面を当接し、回転可能に保持する保持部材を有し、前記保持部材及び前記回転軸部と、前記回路基板と、の間に空間が形成されていることを特徴とする。 A rotation detection device according to a third aspect of the present invention is the rotation detection device according to the first aspect of the present invention, and has a holding member that abuts one end surface of the rotation shaft portion and holds the rotation shaft rotatably. A space is formed between the holding member, the rotating shaft portion, and the circuit board.
このような構成により、回路基板上の配線パターンの制約を受ける領域を、より低減することができる。また、摺動摩耗による影響の少ない回路基板上に配線パターンを構成することができる。また、第2の回転体の回転による振動を回路基板が受けない構成となり、より精度の良い回転角度を検出することができる。 With such a configuration, it is possible to further reduce a region that is restricted by the wiring pattern on the circuit board. Also, the wiring pattern can be formed on a circuit board that is less affected by sliding wear. In addition, the circuit board does not receive vibration due to the rotation of the second rotating body, and a more accurate rotation angle can be detected.
本発明の第4の態様にかかる回転検出装置は、本発明の第1から3のいずれか1つの態様にかかる回転検出装置において、前記磁石の径方向で、前記磁気検出部が前記磁石の外側に配置されていることを特徴とする。 A rotation detection device according to a fourth aspect of the present invention is the rotation detection device according to any one of the first to third aspects of the present invention, wherein the magnetic detection unit is arranged outside the magnet in the radial direction of the magnet. It is characterized by being arranged in.
このような構成により、より小型(薄型)化、よりコンパクト化された回転検出装置を構成することができる。 With such a configuration, it is possible to configure a rotation detection device that is smaller (thin) and more compact.
本発明の第5の態様にかかる回転検出装置は、本発明の第4の態様にかかる回転検出装置において、前記磁石の外側面に対向するように、前記磁石の強さを検知する前記磁気検出部の検出面が配置されていることを特徴とする。 The rotation detection device according to a fifth aspect of the present invention is the rotation detection device according to the fourth aspect of the present invention, wherein the magnetic detection detects the strength of the magnet so as to face the outer surface of the magnet. The detection surface of a part is arrange | positioned.
このような構成により、より小型(薄型)化、よりコンパクト化された回転検出装置を構成することができる。 With such a configuration, it is possible to configure a rotation detection device that is smaller (thin) and more compact.
本発明の第6の態様にかかる回転検出装置は、本発明の第4の態様にかかる回転検出装置において、前記磁石の強さを検知する前記磁気検出部の検出面が、前記回路基板の面と平行となるように、前記回路基板上に配置されていることを特徴とする。 The rotation detection device according to a sixth aspect of the present invention is the rotation detection device according to the fourth aspect of the present invention, wherein the detection surface of the magnetic detection unit that detects the strength of the magnet is a surface of the circuit board. It is arrange | positioned on the said circuit board so that it may become parallel.
このような構成により、より小型(薄型)化、よりコンパクト化された回転検出装置を構成することができる。 With such a configuration, it is possible to configure a rotation detection device that is smaller (thin) and more compact.
本発明の第7の態様にかかる回転検出装置は、本発明の第1から6のいずれか1つの態様にかかる回転検出装置において、前記第2の回転体が、前記第1の回転体と連動して回転するギア部を有し、前記磁石の径方向において、前記ギア部が前記磁石の外側に配置されていることを特徴とする。 A rotation detection device according to a seventh aspect of the present invention is the rotation detection device according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, wherein the second rotation body is interlocked with the first rotation body. And the gear portion is arranged outside the magnet in the radial direction of the magnet.
このような構成により、より小型(薄型)化、よりコンパクト化された回転検出装置を構成することができる。 With such a configuration, it is possible to configure a rotation detection device that is smaller (thin) and more compact.
本発明の第8の態様にかかる回転検出装置は、本発明の第1から7のいずれか1つの態様にかかる回転検出装置において、前記第1の回転体がステアリングシャフトと連動して回転し、かつ、前記回路基板が前記第2の回転体よりステアリング側に配置されていることを特徴とする。 The rotation detection device according to an eighth aspect of the present invention is the rotation detection device according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, wherein the first rotating body rotates in conjunction with a steering shaft, In addition, the circuit board is disposed on the steering side with respect to the second rotating body.
このような構成により、より第2の回転体の回転による振動を回路基板が受けない構成となり、より精度の良い回転角度を検出することができる。 With such a configuration, the circuit board is configured not to receive vibration due to the rotation of the second rotating body, and a more accurate rotation angle can be detected.
本発明の第9の態様にかかる回転検出装置は、本発明の第1から8のいずれか1つの態様にかかる回転検出装置において、前記磁気検出部は、ホール素子であることを特徴とする。 A rotation detection device according to a ninth aspect of the present invention is the rotation detection device according to any one of the first to eighth aspects of the present invention, wherein the magnetic detection unit is a Hall element.
本発明によれば、回路基板上の配線パターンの制約を受ける領域を低減することができる。また、摺動摩耗による影響の少ない回路基板上に配線パターンを構成することができる。また、第2の回転体の回転による振動を回路基板が受けない構成となり、より精度の良い回転角度を検出することができる。また、より小型(薄型)化、よりコンパクト化された回転検出装置を構成することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce a region on a circuit board that is restricted by a wiring pattern. Also, the wiring pattern can be formed on a circuit board that is less affected by sliding wear. In addition, the circuit board does not receive vibration due to the rotation of the second rotating body, and a more accurate rotation angle can be detected. In addition, it is possible to configure a rotation detection device that is smaller (thin) and more compact.
この発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なもので置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment described below is for description and does not limit the scope of the present invention. Accordingly, those skilled in the art can employ embodiments in which each or all of these elements are replaced by equivalents thereof, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
図1は、本発明を適用可能な回転検出装置10の一例を示す断面図である。図2は、図1の回転検出装置10をステアリングシャフト90に装備した状態を示した断面図の一部である。以下、回転検出装置10を回転センサ10と呼ぶ。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a
図1に示すように、回転センサ10は、上部ハウジング11、下部ハウジング12、回路基板13、ホール素子14、第1回転体15及び第2回転体16を備えている。図2に示すように、第1回転体15は、リング形状になったギアで、リング形状の内側にステアリングシャフト90が固定され、ステアリングシャフト90の回転に連動して回転する。
As shown in FIG. 1, the
第2回転体16は、ギア本体部20とリング状磁石21とから構成され、第1回転体15の歯部15aとギア本体部20の歯部20aとが噛み合って、第1回転体15の回転に連動して、回転する。即ち、ステアリングシャフト90の回転中心軸91の周りの回転に連動して、第2回転体16が回転中心軸19の周りを回転する。また、歯部20aを除いたギア本体部20及びリング状磁石21は、回転中心軸19を含む平面上の断面形状が回転中心軸19の周りの全周において概ね等しい形状である。
The second
ギア本体部20は、外径がリング状磁石21のリング形状の内径と一致する回転軸部20bを、回転中心軸19に平行な方向(以下、厚さ方向と呼ぶ)の回路基板13に対向する面側に形成している。また、回転軸部20bが形成されている面の反対面側には、下部ハウジング12に嵌合して回転する嵌合軸部20cを形成している。
The gear
リング状磁石21は、ギア本体部20の回転軸部20bを、リング内側に嵌め込むことによってギア本体部20に固定され、ギア本体部20の回転とともに回転中心軸19の周りを回転する。
The ring-shaped
ホール素子14は、回転中心軸19に直行する方向(以下、径方向と呼ぶ)において、リング状磁石21の外周位置よりも外側となるように配置され、回路基板13に固定されている。また、ここでは、磁気を検知する検出面(感磁面)が、リング状磁石21の外側面に対向するように配置されている。
The
下部ハウジング12には、径方向に平行な内壁底面に、円形状の回転軸受け凹部12aが形成されている。この回転軸受け凹部12aに、ギア本体部20の嵌合軸部20cが嵌合されることにより、第2回転体16が回転可能に支承する。また、回転軸受け凹部12aの内側面形状は、回転中心軸19を含む平面上の断面形状が回転中心軸19の周りの全周において概ね等しい形状である。
The
回路基板13は、下部ハウジング12に固定され、ギア本体部20の回転軸部20bの端面に、摺動可能に当接している。
The
上述したような回転センサ10により、回路基板13と当接するギア本体部20の回転軸部20bの端面の面積を可能な限り小さくするにより(最良は点にて支持)、第2回転体16の回転による摺動摩耗による影響を受ける回路基板13の領域を小さくすることができる。即ち、回路基板13上の配線パターンの制約を受ける領域を低減することができる。
By using the
また、ホール素子14をリング状磁石21の外側面に対向するように配置することにより、回転センサ10のサイズにホール素子14の厚さを考慮する必要がなくなり、より薄型化することができる。
Further, by disposing the
また、図2に示すように、回路基板13が第2回転体16よりもステアリング95側に配置されることにより、即ち、回路基板13と当接するギア本体部20の回転軸部20bが、第1回転体15の歯部15aとギア本体部20の歯部20aとが噛み合う位置よりも、鉛直上方向に位置するため、第2回転体16のギア本体部20の振動をより受けにくい構成になっている。したがって、より精度の良い回転角度を検出することができる。
In addition, as shown in FIG. 2, when the
図3は、本発明を適用可能な別の回転検出装置30の一例を示す断面図である。図3に示すように、回転センサ30(回転検出装置30)は、上部ハウジング31、下部ハウジング32、回路基板33、ホール素子34、第1回転体35及び第2回転体36、及び回転軸37を備えている。第1回転体35は、リング形状になったギアで、回転センサ10と同様に、リング形状の内側にステアリングシャフト90が固定され、ステアリングシャフト90の回転に連動して回転する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of another
第2回転体36は、ギア本体部40とリング状磁石41とから構成され、第1回転体35の歯部35aとギア本体部40の歯部40aとが噛み合って、第1回転体35の回転に連動して、回転する。即ち、ステアリングシャフト90の回転中心軸91の周りの回転に連動して、第2回転体36が回転中心軸39の周りを回転する。また、歯部40aを除いたギア本体部40及びリング状磁石41は、回転中心軸39を含む平面上の断面形状が回転中心軸39の周りの全周において概ね等しい形状である。
The second
ギア本体部40は、リング形状で、ギア本体部40の内径とリング状磁石41のリング形状の外径とが一致し、ギア本体部40の厚さがリング状磁石41の厚さ以下となるように形成され、リング状磁石41の外側面とギア本体部40の内側面とが接するように嵌合されている。ここでは、ギア本体部40の厚さとリング状磁石41の厚さとを概ね一致させている。これにより、リング状磁石41は、ギア本体部40に固定される。
The gear
回転軸37は、外径がリング状磁石41のリング形状の内径と一致し、リング状磁石41のリング内側を貫通するように嵌め込まれる。また、回転軸37の一端部37aは、回路基板33に当接して摺動し、他端部37bは、下部ハウジング32に嵌合して回転する。これにより、ギア本体部40及びリング状磁石41とともに回転軸37が一体となって回転中心軸39の周りを回転する。即ち、第2回転体36と回転軸37が一体となって回転中心軸39の周りを回転する。また、回転軸37は、回転中心軸39を含む平面上の断面形状が回転中心軸39の周りの全周において概ね等しい形状である。
The
ホール素子34は、径方向において、ギア本体部40の外周位置よりも外側となるように配置され、回路基板33に固定されている。また、ここでは、感磁面が、ギア本体部40を介してリング状磁石41の外側面に対向するように配置されている。
The
下部ハウジング32には、径方向に平行な内壁底面に、円形状の回転軸受け凹部32aが形成されている。この回転軸受け凹部32aに、回転軸37の他端部37bが嵌合されることにより、第2回転体36と一体となった回転軸37が回転可能に支承する。また、回転軸受け凹部32aの内側面形状は、回転中心軸39を含む平面上の断面形状が回転中心軸39の周りの全周において概ね等しい形状である
回路基板33は、下部ハウジング32に固定され、回転軸37の一端部37aの端面に、摺動可能に当接している。
The
上述したような回転センサ30により、回路基板33と当接する回転軸37の一端部37aの端面の面積を可能な限り小さくするにより(最良は点にて支持)、回転軸37と一体となった第2回転体36の回転による摺動摩耗による影響を受ける回路基板33の領域を小さくすることができる。即ち、回路基板33上の配線パターンの制約を受ける領域を低減することができる。
By the
また、ホール素子34を、ギア本体部40を介してリング状磁石41の外側面に対向するように配置することにより、回転センサ30のサイズにホール素子14の厚さ及びギア本体部40の厚さを考慮する必要がなくなり、より薄型化することができる。
Further, by disposing the
また、回転センサ10と同様に、回転センサ30は、回路基板33が第2回転体36よりもステアリング95側に配置されることにより、即ち、回路基板33と当接する回転軸37の一端部37aが、第1回転体35の歯部35aとギア本体部40の歯部40aとが噛み合う位置よりも、鉛直上方向に位置するため、第2回転体36のギア本体部40の振動をより受けにくい構成になっている。したがって、より精度の良い回転角度を検出することができる。
Similarly to the
また、上述した回転センサ30において、ホール素子34を、ギア本体部40を介してリング状磁石41の外側面に対向するように配置しているが、図4に示すように、ホール素子34を、径方向において、ギア本体部40の外周位置よりも外側となるように回路基板33に面実装するようにしても良い。
Further, in the
図5は、本発明を適用可能な別の回転検出装置50の一例を示す断面図である。図5に示すように、回転センサ50(回転検出装置50)は、上部ハウジング51、下部ハウジング52、回路基板53、ホール素子54、第1回転体55、第2回転体56及び保持部材57を備えている。第1回転体55は、リング形状になったギアで、回転センサ10と同様に、リング形状の内側にステアリングシャフト90が固定され、ステアリングシャフト90の回転に連動して回転する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of another
第2回転体56は、ギア本体部60とリング状磁石61とから構成され、第1回転体55の歯部55aとギア本体部60の歯部60aとが噛み合って、第1回転体55の回転に連動して、回転する。即ち、ステアリングシャフト90の回転中心軸91の周りの回転に連動して、第2回転体56が回転中心軸59の周りを回転する。また、歯部60aを除いたギア本体部60及びリング状磁石61は、回転中心軸59を含む平面上の断面形状が回転中心軸59の周りの全周において概ね等しい形状である。
The second
ギア本体部60は、リング形状であり、外径がリング状磁石61のリング形状の内径と一致する回転軸部60bを、厚さ方向の回路基板13に対向する面側に形成している。また、回転軸部60bが形成されている面の反対面側には、下部ハウジング52に嵌合して回転する嵌合軸部60cを形成している。
The gear
リング状磁石61は、ギア本体部60の回転軸部60bを、リング内側に嵌め込むことによってギア本体部60に固定され、ギア本体部60の回転とともに回転中心軸59の周りを回転する。
The ring-shaped
ホール素子54は、径方向において、リング状磁石61の外周位置よりも外側となるように配置され、回路基板53に固定されている。また、ここでは、感磁面が、リング状磁石61の外側面に対向するように配置されている。
The
下部ハウジング52には、径方向に平行な内壁底面に、回転軸受け凹部52aと回転軸押さえ凸部52bとが形成されている。回転軸押さえ凸部52bは、外径がギア本体部60のリング形状の内径に一致し、ギア本体部60のリング内側に嵌め込むことができるように形成されている。
The
また、回転軸受け凹部52aは、回転軸押さえ凸部52bにギア本体部60を嵌め込んだとき、ギア本体部60の嵌合軸部60cが嵌合されるように環状に形成されている。この回転軸受け凹部52a及び回転軸押さえ凸部52bに、ギア本体部60の嵌合軸部60cが嵌合されることにより、第2回転体56が回転可能に支承する。
The
また、回転軸押さえ凸部52bの上端部に、嵌め込まれたギア本体部60の回転軸部60bの端面に、摺動可能に当接する保持部材57を備える。保持部材57は、リング形状で、内径が回転軸押さえ凸部52bの外径と一致するように形成され、回転軸押さえ凸部52bの上端部に嵌め込むことにより、既に嵌め込まれているギア本体部60の回転軸部60bを保持する。
Moreover, the holding
また、回転軸受け凹部52aの内側面形状及び回転軸押さえ凸部52bは、回転中心軸59を含む平面上の断面形状が回転中心軸59の周りの全周において概ね等しい形状である。また、回路基板53は、下部ハウジング52に固定されている。
Further, the inner side surface shape of the
上述したような回転センサ50により、回路基板53と当接する回転体はなく、第2回転体56の回転による摺動摩耗による影響を受ける回路基板53の領域をなくすることができる。即ち、回路基板33上の配線パターンの制約を受ける領域をなくすることができる。
With the
また、回路基板53と当接する回転体はないことから、第2回転体56のギア本体部60の振動を受けない構成になっている。したがって、より精度の良い回転角度を検出することができる。
Further, since there is no rotating body that comes into contact with the
また、ホール素子54を、リング状磁石61の外側面に対向するように配置することにより、回転センサ50のサイズにホール素子54の厚さを考慮する必要がなくなり、薄型化することができる。
Further, by disposing the
(実施例1)
実施例1では、本発明の回転センサ(回転検出装置)を使用した場合の回路基板上の配線パターン制約面積と、従来の回転センサを使用した場合の回路基板上の配線パターン制約面積とを比較した。ここで、配線パターン制約面積とは、回転体の摺動(摺動摩耗の影響領域も含む)により、配線パターンを構成できない回路基板上の領域面積のことである。
Example 1
In Example 1, the wiring pattern restriction area on the circuit board when the rotation sensor (rotation detection device) of the present invention is used is compared with the wiring pattern restriction area on the circuit board when the conventional rotation sensor is used. did. Here, the wiring pattern constrained area is an area area on the circuit board in which the wiring pattern cannot be formed due to sliding of the rotating body (including an area affected by sliding wear).
実施例1として、図1に示した回転センサ10を使用したときの配線パターン制約面積の計算結果を示す。尚、回転センサ10における回路基板13に当接するギア本体部20の回転軸部20bは点にて支えられているとする。また、通常安全を考慮して、摺動部より内外側に1mmの幅をパターン禁止帯(安全帯)とする。
As Example 1, the calculation result of the wiring pattern restriction area when the
したがって、回転センサ10においては、配線パターン制約面積は、ギア本体部20の回転軸部20bの摺動による安全帯のみとなる。即ち、摺動部は点であるので、直径1mmの円が安全帯となり、配線パターン制約面積S1は、下記の式で表される。
Therefore, in the
S1 = 2π×0.52(mm2) ≒ 1.57(mm2)
比較例1として、特許文献1に記載の回転センサ100を使用したときの配線パターン制約面積の計算結果を示す。図6は、従来(特許文献1に記載)の回転検出装置100の構成を示す断面図である。図6に示すように、従動ギア(円盤状回転体)101が下部ハウジング102に設けられた円形状軸受け凹所103に回転可能に支承されている。また、従動ギア101の回転中心部には円盤状マグネット104が嵌合されている。また、磁気抵抗素子(回転検出素子)105は、従動ギア101の回転中心上に位置している。
S1 = 2π × 0.5 2 (mm 2 ) ≈1.57 (mm 2 )
As Comparative Example 1, a calculation result of the wiring pattern restriction area when the
また、従動ギア101の一端面部には円形状軸受け凹所103に嵌合される円形状嵌合軸部106が形成され、その他端面部に保持穴107を包囲するように環状当接部108が形成されている。この環状当接部108は回路基板109の一面側に当接され、磁気抵抗素子(回転検出素子)105を包囲している。尚、従動ギア101に当接する回路基板109において、直径10mmの摺動部における摺動幅を1mmとして考える。また、通常安全を考慮して、摺動部より内外側に1mmの幅をパターン禁止帯(安全帯)とする。
A circular
したがって、図7に示すように、回転センサ100においては、配線パターン制約面積S2は、直径10mmで幅1mmを有する摺動部の面積S21と、摺動部の内外側に1mmの幅を有した安全帯の面積S22との和(S2=S21+S22)となる。
Therefore, as shown in FIG. 7, in the
摺動部の面積S21は、0.5mm幅のリング形状で、幅中心位置を通る円の直径が10mmである形状の面積であり、安全帯の面積S22は、摺動部の内側に0.5mm幅で内接するリング形状の面積S221と摺動部の外側に0.5mm幅で外接するリング形状の面積S222の和である。 The area S21 of the sliding part is an area of a ring shape having a width of 0.5 mm and the diameter of a circle passing through the center of the width is 10 mm, and the area S22 of the safety belt is 0. 0 mm on the inner side of the sliding part. This is the sum of a ring-shaped area S221 inscribed with a width of 5 mm and a ring-shaped area S222 circumscribed with a width of 0.5 mm on the outside of the sliding portion.
したがって、配線パターン制約面積S2は、下記の式で表される。
S2 = 2π×(5.752−4.252)(mm2) ≒ 94.25(mm2)
実施例1と比較例1とを比較すると、比較例1の配線パターン制約面積S2は実施例1の配線パターン制約面積S1の約60倍となり、本発明の回転センサ10を使用することにより、配線パターン制約面積を大幅に低減させられることがわかった。
Therefore, the wiring pattern constraint area S2 is expressed by the following equation.
S2 = 2π × (5.75 2 −4.25 2 ) (mm 2 ) ≈94.25 (mm 2 )
When Example 1 and Comparative Example 1 are compared, the wiring pattern restriction area S2 of Comparative Example 1 is about 60 times the wiring pattern restriction area S1 of Example 1, and by using the
(実施例2)
実施例2では、本発明の回転センサ(回転検出装置)を使用した場合の回転センサの厚さと、従来の回転センサを使用した場合の回転センサの厚さとを比較した。
(Example 2)
In Example 2, the thickness of the rotation sensor when the rotation sensor (rotation detection device) of the present invention was used was compared with the thickness of the rotation sensor when the conventional rotation sensor was used.
実施例2として、図3に示した回転センサ30を使用したときの回転センサ30の厚さの計算結果を示す。回転センサ30において、上部ハウジング31の厚さを2mm、回路基板33の厚さを1mm、リング状磁石41の厚さを2mm、摺動するための空間を2mm、下部ハウジング32の厚さを1mmとすると、回転センサ30の厚さは8mmとなる。
As Example 2, the calculation result of the thickness of the
比較例2として、図6に示した特許文献1に記載の回転センサ100を使用したとときの回転センサ100の厚さの計算結果を示す。回転センサ100において、上部ハウジング110の厚さを2mm、回路基板109の厚さを1mm、磁気抵抗素子105の厚さを2mm、円盤状マグネット104の厚さを2mm、摺動するための空間を2mm、下部ハウジング102の厚さを1mmとすると、回転センサ100の厚さは10mmとなる。
As Comparative Example 2, the calculation result of the thickness of the
実施例2と比較例2とを比較すると、比較例2の回転センサ100の厚さが実施例2の転センサ30の厚さよりも2mm厚くなり、本発明の回転センサ30を使用することにより、回転センサの厚さをより薄型化できることがわかった。
When Example 2 and Comparative Example 2 are compared, the thickness of the
10、30、50 回転センサ(回転検出装置)
11、31、51 上部ハウジング
12、32、52 下部ハウジング
13、33、53 回路基板
14、34、54 ホール素子
15、35、55 第1回転体
16、36、56 第2回転体
20、40、60 ギア本体部
21、41、61 リング状磁石
20b 回転軸部
20c 嵌合軸部
12a 回転軸受け凹部
37 回転軸
56 保持部材
90 ステアリングシャフト
10, 30, 50 Rotation sensor (Rotation detection device)
11, 31, 51
37 rotating
Claims (9)
前記第1の回転体と連動して回転する第2の回転体と、
前記第2の回転体と共通した回転中心軸を有し、前記第2の回転体とともに回転するリング状の磁石と、
前記磁石の磁界の強さに基づいた電気量の信号を出力する磁気検出部と、
前記磁気検出部からの信号を処理する回路基板と、
を備え、
前記第2の回転体は、回転中心に回転軸部を有し、かつ該回転軸部は前記磁石のリング状中央部の開口部を貫通するように配置されており、
前記回路基板は、前記回転軸部の一方の端面と前記ハウジングの上部の内壁との間に配置され、前記ハウジングに固定されており、
前記磁気検出部は、前記回路基板に固定され、
前記回転軸部の他方の端面は、前記ハウジングの下部の内壁に回転可能に保持されており、
前記第2の回転体と前記回路基板は、前記ハウジングを構成するハウジング部材のうち、同じハウジング部材に保持されていることを特徴とする回転検出装置。 A rotation detection device housed in a housing for detecting a rotation angle of a first rotating body based on a signal,
A second rotating body that rotates in conjunction with the first rotating body;
A ring-shaped magnet having a rotation center axis common to the second rotating body and rotating together with the second rotating body;
A magnetic detector that outputs a signal of an amount of electricity based on the strength of the magnetic field of the magnet;
A circuit board for processing a signal from the magnetic detection unit;
With
The second rotating body has a rotating shaft portion at the center of rotation, and the rotating shaft portion is disposed so as to penetrate the opening of the ring-shaped central portion of the magnet,
The circuit board is disposed between one end surface of the rotating shaft portion and an inner wall of the upper portion of the housing, and is fixed to the housing.
The magnetic detection unit is fixed to the circuit board,
The other end face of the rotating shaft is rotatably held on the inner wall of the lower part of the housing,
The rotation detecting device, wherein the second rotating body and the circuit board are held by the same housing member among the housing members constituting the housing.
前記保持部材及び前記回転軸部と、前記回路基板と、の間に空間が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の回転検出装置。 A holding member that abuts one end face of the rotating shaft portion and holds it rotatably;
The rotation detection device according to claim 1, wherein a space is formed between the holding member, the rotation shaft portion, and the circuit board.
前記磁石の径方向において、前記ギア部が前記磁石の外側に配置されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の回転検出装置。 The second rotating body has a gear portion that rotates in conjunction with the first rotating body,
The rotation detection device according to claim 1, wherein the gear portion is disposed outside the magnet in a radial direction of the magnet.
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