CN100339678C - 旋转角检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供组装时可以调整绝对型旋转检测部的输出电压值并且价格便宜的旋转角检测装置。构成具有通过组合壳体(1)和盖体(2)构成的外壳、收容在该外壳内的电阻基板(3)、码盘(4)、滑动件旋转板(5)、滑动件(7)、电路板(9)、信号检测元件(11)以及将码盘(4)的旋转以预定的减速比传递给滑动件旋转板(5)的齿轮(6)的旋转角检测装置。在壳体(1)、盖体(2)及码盘(4)的相对位置上开设圆形销插通孔(28、36、55)，在滑动件旋转板(5)上开设圆弧状的销插通孔(59)。

Description

旋转角检测装置
技术领域
本发明涉及用于汽车的转向角传感器等的旋转角检测装置，特别涉及具备检测1周以内的旋转角并输出数字代码信号的数字式增量型旋转检测部、和检测超过1周的转速并输出模拟电压信号的模拟式绝对型旋转检测部的旋转角检测装置的中间位置(绝对角为0°的位置)的调整装置。
背景技术
以往，我们已经知道在汽车的转向轴与车体之间具备旋转角检测装置，根据旋转角检测装置检测到的转向盘的转向角度和转向速度以及转向方向等进行悬挂装置的阻尼力控制、自动变速器的移位位置控制、以及四轮转向车中的后轮转向控制等技术。这种控制由于需要检测1周以上的旋转角，因此使用能够检测到绝对角的旋转角检测装置。
作为能够检测到绝对角的旋转角检测装置，以往我们知道由检测1周以内的旋转角的增量型旋转检测部与检测超过1周的转速的绝对型旋转检测部组合而成、将构成增量型旋转检测部的旋转部件的旋转通过具有需要的减速比的齿轮机构而传递给构成绝对型旋转检测部的旋转环的装置(例如参照专利文献1)。
另外，在专利文献1中所公开的旋转角检测装置中，增量型旋转检测部和绝对型旋转检测部的结构中都具有数字式旋转检测部，但我们也知道用数字式增量型旋转检测部与模拟式绝对型旋转检测部的组合来取代上述结构的装置。作为模拟式绝对型旋转检测部，可以使用由具有电阻图形的电阻基板和与电阻图形滑动接触的滑动件构成的部件。
由于用于控制汽车的这种旋转角检测装置在组装到汽车中时需要使转向轴的中间位置与旋转角检测装置的绝对角0°的位置严格一致，因此为了便于组装到汽车中，要求在出厂时将信号检测部设定到相对于上述旋转部件或旋转环等旋转部绝对角0°的位置，并且将上述旋转部位及信号检测部位固定在该位置上。
作为将信号检测部固定在相对于旋转部绝对角0°的位置上的手段，可以采取以下的方法：分别在构成旋转角检测装置的外壳及旋转部的预定位置、即在将旋转部调整到相对于信号检测部绝对角0°的位置的状态下彼此相对的位置上，开设直径相同的销插入孔，在旋转角检测装置组装完成后，将固定销贯通到这些销插入孔中。
在组装汽车时，在固定销贯通到各销插入孔中的状态下进行将旋转角检测装置组装到转向轴等上的组装，在组装完成后拔去固定销，使转向轴可以旋转。由于这样无需在组装汽车时调整转向轴的中间位置与旋转角检测装置的绝对角0°的位置，因此可以使汽车的组装变得容易。
但是，在具备模拟式绝对型旋转检测部的汽车用旋转角检测装置中，要求将绝对角0°时的绝对型旋转检测部的输出电压值设定在例如2.5±0.05V这样严格的范围之内。
而模拟式绝对型旋转检测部的输出电压值由将固定销贯通到在外壳及旋转部上开设的各销插入孔内时滑动件相对于电阻图形的接触位置来决定，其电压值随形成电阻图形时的形成误差或将电阻基板组装到外壳上的组装误差等而改变，因此，即使下工夫提高形成电阻图形时的形成精度或电阻基板安装到外壳上的安装精度，也难以将输出电压值控制在如上所述的严格范围之内。因此，以往采取在组装后检查绝对型旋转检测部的输出电压值、仅让判定为合适的产品出厂的方法。
【专利文献1】日本特开平10-227631号公报
这样一来，由于现有的旋转角检测装置不具备在组装时用于调整绝对型旋转检测部的输出电压值的装置，仅选出优良品出厂，因此存在制品合格率低下、旋转角检测装置的成本增加这样的问题。
另外，如果在旋转角检测装置内组装可变电阻器等输出电压调整装置的话，虽然也可以改善制品的合格率，但由于部件的数量增加，并且组装作业复杂，因此不能够获得充分的降低成本的效果。
发明内容
本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题而被作出的，其目的在于提供一种组装时能够调整绝对型旋转检测部的输出电压值并且价格便宜的旋转角检测装置。
为了解决上述问题，本发明的旋转角检测装置具备：外壳，通过按扣结合壳体和盖体而形成，该壳体具有可以旋转地保持旋转体的开口；电阻基板，被固定在上述盖体的内表面，并具有用于插通上述旋转体的开口；滑动件旋转板，具有用于插通上述旋转体的开口，与上述电阻基板相对配置并旋转地呗保持在上述盖体上；第1齿轮，被刻设在该滑动件旋转板上；滑动件，被固定在上述滑动件旋转板上，与上述电阻基板滑动接触；码盘，可旋转地保持上述滑动件旋转板，并且具有可旋转地被保持在上述盖体和壳体上的编码图形列；第2齿轮，被刻设在该码盘上；电路板，被固定在上述壳体上；多个信号检测元件，与该电路板电连接、并从上述编码图形列检测信号；齿轮，被轴支承在上述壳体上，具有与刻设于上述滑动件旋转板上的第1齿轮相啮合的第3齿轮、和与刻设于上述码盘上的第2齿轮相啮合的第4齿轮，将上述码盘的旋转减速并传递给上述滑动件旋转板；在上述壳体、上述盖体以及上述码盘的相对的位置上开设有圆形的销插通孔，该圆形的销插通孔用来插入将上述码盘固定在绝对角0°的位置上的固定销；并且在上述滑动件旋转板的与上述销插通孔相对的位置上、沿上述滑动件旋转板的圆周方向开设有长的圆弧状的销插通孔，该圆弧状的销插通孔使上述滑动件旋转板能够在上述固定销插入的状态下、在预定的角度范围内旋转。
由于如果使滑动件旋转板沿圆周方向旋转，则滑动件相对于电阻基板的相对位置变化，由电阻基板和滑动件构成的模拟式绝对型旋转检测部的输出电压值变化，因此，在将壳体和盖体上开设的圆形销插通孔与在码盘上开设的圆形销插通孔彼此相对地配置后，在使壳体和盖体一体化之前测定绝对型旋转检测部的输出电压值，即使输出的电压值偏离与绝对角0°相对应的预定值的情况下，也可以在圆弧状销插通孔的长度范围内旋转滑动件旋转板并使绝对型旋转检测部的输出电压值与预定值一致，然后通过按扣结合使壳体与盖体一体化，再将固定销贯通到各圆形销插通孔与圆弧状的销插通孔中，通过这样能够固定出厂时的状态，因此能够容易并且产品合格率高地制造旋转角检测装置的优良品。
并且，本发明的上述结构的旋转角检测装置采用在上述码盘上形成缝隙列作为上述编码图形列，并且使用由发光元件与受光元件的组合构成的光遮断器作为上述信号检测元件。
这样一来，如果构成具有形成了缝隙的码盘和光遮断器的增量型旋转检测部，则能够非接触地进行信号检测，并且不会像形成具有反射板的编码图形列时那样因杂物等附着在码盘上引起反射率的降低而使信号检测精度的恶化，因此能够进行精度高并且可靠性好的信号检测。
而且，本发明的上述结构的旋转角检测装置，在上述电阻基板上具备用来电连接上述电阻基板与上述电路板的连接端子，并且在上述电路板上具备用来电连接上述电路板与外部连接器的插头。
这样一来，由于在电阻基板上具备用来电连接电阻基板与电路板的连接端子，在组装旋转角检测装置时仅需将连接端子的顶端部插入电路板中就可以完成电阻基板与电路板的连接，因此能够使旋转角检测装置的组装变得容易。
发明的效果
本发明的旋转角检测装置，在壳体及盖体相对的位置上开设圆形销插通孔，并且在滑动件旋转板的与圆形销插通孔相对的位置上沿滑动件旋转板的圆周方向开设长圆弧状的销插通孔，因此能够在组装时进行绝对型旋转检测部的输出电压值的微调整，能够便宜、容易并且合格率高地获得优良品。
附图说明
图1是实施例的旋转角检测装置的分解立体图。
图2是从内面一侧看去的实施例的壳体的俯视图。
图3是从外面一侧看去的实施例的壳体的俯视图。
具体实施方式
下面根据图1～图3说明本发明的旋转角检测装置的实施例。图1为实施例的旋转角检测装置的分解立体图，图2为从内面一侧看去的实施例的壳体的俯视图，图3为从外面一侧看去的实施例的壳体的俯视图。
如图1所示，本例的旋转角检测装置主要由以下部件构成：壳体1，盖体2，固定在盖体2内表面的电阻基板3，可以旋转地被收容在通过组装壳体1和盖体2构成的外壳内的码盘4及滑动件旋转板5，使码盘4的旋转减速并传递给滑动件旋转板5的齿轮6，固定在滑动件旋转板5上的滑动件7，将滑动件旋转板5可旋转地保持在盖体2的内表面上的旋转板支架8，固定在壳体1的内表面上的电路板9，安装在电路板9上的信号检测元件座10，以预定的排列收容在信号检测元件座10内、端子部与电路板9电连接的多个(本例为6个)信号检测元件11，一端与电路板9电连接的外部连接器连接用的连接插头12，安装在盖体2上的插头座13，顶端部穿过该插头座13并被插入外壳内的固定销14。
壳体1具有圆环状环部21和从该环部21的一部分沿径向突出的矩形部22，形成具有在环部21的中心开设有中央开口23的顶板24、从顶板24的内周边缘竖起的环状码盘保持部25、和从顶板24的外周边缘竖起的外壁26的容器形状。在环部21的内表面突设有突起部27，如图2所示，在其中心部开设有用来插入固定销14的圆形销插通孔28。并且，在矩形部22的顶端部、沿与顶板24正交的方向形成有用来插入图中没有示出的外部连接器的外部连接器连接部29。而且，在外壁26上开设有用来按扣结合盖体2的多个卡止孔30。
盖体2的外观与壳体1相同，形成为具有具备中央开口31的顶板32、从顶板32的内周边缘竖立的环状旋转体保持部33、从顶板32的外周边缘竖起的外壁34的容器形状。在顶板32的外面的所需位置、即在组装壳体1和盖体2时开设于壳体1上的圆形销插通孔28相对的位置上形成有插头座13的收容部35，如图3所示，在其中心部开设有用来插入固定销14的圆形销插通孔36。并且，在外壁34的外面突设有多个卡止爪37，该卡止爪37与开设于壳体1的外壁26上的卡止孔30按扣结合。
壳体1和盖体2通过形成于盖体2上的卡止爪37与形成于壳体1上的卡止孔30按扣结合而一体化，被设定在例如汽车车体等固定部。
电阻基板3由具有中央开口41的轮状部42、从该轮状部42的一部分沿径向突出的矩形部43和定位突起44、以及安装到该矩形部43上的金属制的连接端子45构成。在轮状部42及矩形部43的与滑动件旋转板5相对的面上形成有需要的电阻图形和电路图形，连接端子45与形成于矩形部43上的电路图形电连接。该电阻基板3通过图中没有示出的双面胶带而固定在盖体2的内表面上。盖体2与电阻基板3的定位通过将形成于电阻基板3上的定位突起44嵌合到盖体2的内表面上形成的图中没有示出的卡合凹部内进行。
码盘4由固定设置在转向轴等旋转体上的具有呈筒状支架的内壁的中央开口51的轮状部52、开设在轮状部52的外周上的由多个信号检测用通孔53a的排列构成的编码图形列(系)53、以及与中央开口51同心地形成的第2齿轮54构成，在轮状部52的比形成了第2齿轮54的部位更靠外周的部分开设有用来插入固定销14的圆形销插通孔55。另外，码盘4中的开设销插通孔55的位置被调整为，当使固定销14一连列地贯通销插通孔28、36、55时，码盘4相对于信号检测元件11的旋转方向的位置为绝对角0°的位置。该码盘4可旋转地保持在形成于壳体1上的码盘保持部25上，使用时被固定在贯通中央开口51后的转向轴等旋转体上，与该旋转体一起旋转。
滑动件旋转板5形成为具有可以旋转地插通旋转体的中央开口56的环状，在其外周面上形成第1齿轮57，在与电阻基板3相对的面上形成滑动件安装部58。在该滑动件旋转板5上、在与上述各圆形销插通孔28、36、55在旋转轴方向的大致相同的位置上，沿圆周方向开设长的圆弧状的销插通孔59。另外，为了使由电阻基板3和滑动件7构成的绝对型旋转检测部的输出电压值为预定值或其近似值，滑动件旋转板5上的滑动件7的安装位置和销插通孔59开设的位置设定为：当将滑动件7设定到电阻基板3上时，如图3所示，上述圆弧状销插通孔59的中心或其附近与上述各圆形销插通孔28、36、55的中心一致。该滑动件旋转板5可旋转地被保持在形成于盖体2上的旋转体保持部33上。
齿轮6为具有与沿滑动件旋转板5的外侧部形成的第1齿轮57相啮合的小直径第3齿轮6a、和与之同心的、与形成于码盘4的轮状部52上的第2齿轮54相啮合的大直径第4齿轮6b的二级齿轮，在其中心部开设有中心孔6c。该齿轮6通过将突设在盖体2的内表面上的齿轮保持轴(图示省略)插入中心孔6c中，而可旋转地被保持在盖体2的内表面上。
形成于上述滑动件旋转板5上的第1齿轮57、形成于上述齿轮6上的第3齿轮6a及第4齿轮6b、以及形成于码盘4上的第2齿轮54的齿数被设计成能够以预定的减速比将码盘4的旋转传递给滑动件旋转板5。
滑动件7用例如磷青铜等弹性和热传导性好的金属材料形成，通过热铆接等固定在滑动件旋转板5的滑动件安装部58上。
旋转板支架8用外径比滑动件旋转板5的外径大、内径比滑动件旋转板5的外径小的马蹄型金属板形成，在将电阻基板3及滑动件旋转板5组装到盖体2的内表面上后，通过热铆接等固定在盖体2的内表面上。
电路板9由收容在壳体1的矩形部22内的矩形部9a和收容到壳体1的环部21内的圆弧状部分9b构成，在其表面上形成包括用来连接信号检测元件11的端子部和用来与连接插头12相连接的端子的所需的电路图形，预定的芯片元件9c被安装在预定的位置。
信号检测元件座10由用于以预定的排列单独收容多个信号检测元件11的具有小间隔的支架10a、和覆盖在该支架10a的开口部上并防止信号检测元件11从支架10a上脱落的阻挡器10b构成，支架10a被固定在电路板9上。
使用将发光元件11a与受光元件11b相对地组装并一体化后的光遮断器作为信号检测元件11，各发光元件11a及各受光元件11b的端子部与电路板9电连接。构成这些信号检测元件11的各发光元件11a和各受光元件11b与形成于码盘4上的编码图形列(コ一ドパタ一ン列)53的内表面一侧及外表面一侧相对地配置。
连接插头12为用树脂模板使预定根数的外部连接器连接用的端子以预定的排列一体化的部件，一端与电路板9电连接，另一端被配置在形成于壳体1上的外部连接器连接部29内。
销支架13为防止固定销从外壳脱落的部件，用具有橡胶状弹性的物质形成为预定的形状，被设定在形成于盖体2的外表面的筒状销支架收容部35内。
固定销14由螺旋弹簧状的握持部14a和贯通部14b构成，所述贯通部14b贯穿分别开设于壳体1、盖体2、码盘4及滑动件旋转板5上的各销插通孔28、36、55、59，并将码盘4相对于信号检测元件11的旋转方向位置和滑动件7相对于电阻基板3的旋转方向位置固定在绝对角为0°的位置。该固定销14在旋转角检测装置组装到汽车等上的工作完成之前被安装在旋转角检测装置上，在旋转角检测装置组装到汽车等上的工作完成之后取下。
本例的旋转角检测装置，在旋转角检测装置的绝对角0°位置与旋转体的中间位置严格一致的状态下被安装到转向轴等旋转体上。然后，当旋转体旋转时，与之连接的码盘4与旋转体一体地旋转，其1周以内的旋转量及旋转方向由信号检测元件11检测到。并且，码盘4的旋转通过齿轮6以预定的减速比被传递给滑动件旋转板5，滑动件7相对于电阻基板3的相对位置变化，因此由电阻基板3和滑动件7构成的绝对型旋转检测部的输出电压值变化，根据该输出电压值检测1周以上的旋转体的旋转量。因此，能够精确地检测到旋转体的1周以上的有限转速内的旋转量及旋转方向。
为了能够将码盘4固定在绝对角0°的位置上，本例的旋转角检测装置在组装时使圆形销插通孔28、36、55的中心互相一致地组装壳体1、盖体2和码盘4。并且，使这些各圆形销插通孔28、36、55的中心与开设于滑动件旋转板5上的圆弧状销插通孔59的中心一致地将滑动件旋转板5安装在盖体2上。虽然滑动件7相对于形成在电阻基板3上的电阻图形以及滑动件旋转板5的设定位置使该状态下的输出为需要的电压值地设计，但如果在使旋转角检测装置的壳体1与盖体2一体化之前测定绝对型旋转检测部的输出电压值，输出电压值因各部件的制造误差或组装误差而与绝对角0°相对应的预定值存在偏差，则使码盘4旋转，通过齿轮6使滑动件旋转板5旋转，通过这样可以使绝对型旋转检测部的输出电压值与预定值一致。然后，在将绝对型旋转检测部的输出电压值调整到预定值的状态下通过按扣结合使壳体1与盖体2一体化，将固定销14的贯通部14b贯穿各销插通孔28、36、55、59，将码盘4直接固定在壳体1和盖体2上，并且通过码盘4和齿轮6将滑动件旋转板5和齿轮6固定在壳体1和盖体2上。通过这样，能够组装各旋转部被调整到绝对角0°位置上的旋转角检测装置。
滑动件旋转板5在其圆周方向上开设有长圆弧状销插通孔59，因此在组装时通过在其长度范围内旋转滑动件旋转板5就可以将绝对型旋转检测部的输出电压值调整到预定值，然后可插入固定销14。因此，本例的旋转角检测装置不具备特别的输出电压调整器件也能够在组装后进行旋转角检测装置的输出调整，能够低价并且合格率高地制造优良品。
并且，由于本例的旋转角检测装置构成具有开设了信号检测用的通孔53a的码盘4和光遮断器11的增量型旋转检测部，因此能够非接触地进行信号检测，并且不会像形成具有反射板的编码图形列时那样因码盘的恶化而引起信号检测精度的恶化，因此能够进行精度高并且可靠性好的信号检测。
而且，本例的旋转角检测装置由于在电阻基板3上具备连接端子45，通过该连接端子45使电阻基板3与电路板9电连接，因此在组装旋转角检测装置时仅需将连接端子45的顶端部插入电路板9中就可以完成电阻基板3与电路板9的连接，能够使旋转角检测装置的组装变得容易。

Claims (3)

1.一种旋转角检测装置，其特征在于具备：
外壳，通过按扣结合壳体和盖体而形成，该壳体具有可以旋转地保持旋转体的开口；电阻基板，被固定在上述盖体的内表面，并具有用于插通上述旋转体的开口；滑动件旋转板，具有用于插通上述旋转体的开口，与上述电阻基板相对配置并可旋转地被保持在上述盖体上；第1齿轮，被刻设在该滑动件旋转板上；滑动件，被固定在上述滑动件旋转板上，与上述电阻基板滑动接触；码盘，可旋转地保持上述滑动件旋转板，并且具有可旋转地被保持在上述盖体和壳体上的编码图形列；第2齿轮，被刻设在该码盘上；电路板，被固定在上述壳体上；多个信号检测元件，与该电路板电连接，并从上述编码图形列检测信号；齿轮，被轴支承在上述壳体上，具有与刻设于上述滑动件旋转板上的第1齿轮相啮合的第3齿轮、和与刻设于上述码盘上的第2齿轮相啮合的第4齿轮，将上述码盘的旋转减速并传递给上述滑动件旋转板，
在上述壳体、上述盖体以及上述码盘的相对的位置上开设有圆形的销插通孔，该圆形的销插通孔用来插入将上述码盘固定在绝对角0°的位置上的固定销；并且在上述滑动件旋转板的与上述销插通孔相对的位置上、沿上述滑动件旋转板的圆周方向开设有长的圆弧状的销插通孔，该圆弧状的销插通孔使上述滑动件旋转板能够在上述固定销插入的状态下、在预定角度范围内旋转。
2.如权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于，在上述码盘上形成缝隙列作为上述编码图形列，并且使用由发光元件与受光元件的组合构成的光遮断器作为上述信号检测元件。
3.如权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于，在上述电阻基板上具备用来电连接上述电阻基板与上述电路板的连接端子，并且在上述电路板上具备用来电连接上述电路板与外部连接器的插头。
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