CN101900526A - 旋转角度传感器 - Google Patents
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Abstract
一种旋转角度传感器，其中，在圆筒状的壳体(10)内能够转动地配置有转子(20)，把转子的后端包围地在壳体(10)内设置有罩状磁屏蔽(11)，在其内侧配置：固定在转子后端的磁铁(21)、与该磁铁相对并且安装在配线基板(14)的磁传感器(IC15)，使配线基板的端子部(14A)从形成在罩状磁屏蔽(11)的侧壁的缺口(11a)向外突出，把圆筒状磁屏蔽(12)向罩状磁屏蔽(11)装配而把缺口(11a)覆盖，以不损失磁屏蔽效果且组装容易。
Description
技术领域
本发明涉及汽车和工业机器等使用的检测旋转轴旋转角度的旋转角度传感器。
背景技术
作为现有技术，有在与旋转轴连结旋转的转子的前端设置有磁铁，利用与磁铁有间隔并且相对的例如磁阻元件那样的磁传感器来检测转子旋转角度的旋转角度传感器。为了使检测旋转角度不易受外部磁场的影响，专利文献1公开了设置有把磁铁和磁传感器包围的磁屏蔽的旋转角度传感器。
把被专利文献1公开的旋转角度传感器的截面表示在图9。在软磁体碗状的磁屏蔽壳体4S内固定有配线基板3，在该配线基板3上设置有磁传感器MS，把该磁屏蔽壳体4S的开口用软磁体的盖4B堵塞。与该磁传感器MS相对地把磁铁2M固定在旋转轴2的前端。把磁铁2M配置成使其磁通如图中虚线所示那样在与配线基板3的板面平行的方向透过磁传感器MS。使旋转轴2与外部机器的旋转轴连结，利用磁铁2M的转动，由磁传感器MS检测磁铁2M的磁通方向的变化。这种磁传感器MS作为IC在市场有销售。
专利文献1：特开平6-249607号公报
在该图9的结构中，把端子座5插入并固定在形成于磁屏蔽壳体4S的侧壁的孔内，把贯通并保持在该端子座5的多个端子5T与配线基板3上的配线连接，来自磁传感器MS的检测信号通过配线基板3上的配线并利用端子5T向磁屏蔽壳体4S外导出，且从端子5T向磁传感器MS进行供电。这种结构中，包含将配线基板3向磁屏蔽壳体4S内的安装、将端子座5向壳体4S的安装以及配线基板3上的配线与端子座5的端子5T的连接等，有旋转角度传感器的组装工序复杂的缺点。
发明内容
本发明解决上述课题，能够提供一种组装容易且不损害磁屏蔽效果结构的旋转角度传感器。
本发明的旋转角度传感器包括：壳体；转子，其被自由转动地收容在所述壳体内且前端部从壳体突出；罩状磁屏蔽，其装配在所述壳体内，具有圆形底板和从其周边缘与中心线平行地筒状延长的侧壁，且从所述圆形底板周边缘的至少一个圆弧部到所述侧壁前端形成有缺口；磁铁，其在所述罩状磁屏蔽的所述侧壁的内侧并且被固定在所述转子的后端；配线基板，其被装配在所述磁屏蔽的所述侧壁内，与所述磁铁空开间隔并且具有与所述转子的中心轴成直角的板面，且具有从侧边缘在同一板面内从所述缺口向外突出形成的用于电连接的端子部；圆筒状磁屏蔽，其把所述缺口覆盖地装配在所述罩状磁屏蔽；磁传感器IC，其与所述磁铁空开间隔并相对，且被安装在所述配线基板上。
根据本发明的结构，使配线基板的端子部从罩状磁屏蔽侧壁的缺口突出，且把缺口的空缺部分由圆筒状磁屏蔽堵塞，因此，磁屏蔽效果高，且配线连接不麻烦，能够容易组装零件。
附图说明
图1是本发明旋转角度传感器第一实施例的俯视图；
图2是图1的II-II剖视图；
图3是图1的III-III剖视图；
图4是用于说明磁屏蔽配线基板单元组装的分解立体图；
图5是用于说明磁屏蔽对于水平方向外部磁通作用的立体图；
图6是用于说明磁屏蔽对于垂直方向外部磁通作用的剖视图；
图7是表示本发明旋转角度传感器第二实施例的剖视图；
图8是表示本发明旋转角度传感器第三实施例的剖视图；
图9是表示专利文献1现有旋转角度传感器的剖视图。
具体实施方式
图1表示本发明旋转角度传感器第一实施例的俯视图，图2和图3分别表示图1的II-II截面和III-III截面。旋转角度传感器包括：在两侧具有安装用突部10A、10B的由大致圆筒状绝缘体成型的壳体10、装配在壳体10内且一端向外突出的转子20、固定在转子20的壳体10内另一端的磁铁21、被设置在壳体10内而由一端承受转子20内端的环状轴承13、支承环状轴承13另一端的配线基板14、在环状轴承13的内侧在转子20的轴向上与磁铁21空开间隔地相对被安装在配线基板14上的磁传感器IC(集成电路)15、把环状轴承13包围的圆筒状磁屏蔽12、把配线基板14和圆筒状磁屏蔽12收容并且在内侧的壳体10内配置的罩状磁屏蔽11、从背后支承罩状磁屏蔽11并把壳体10的另一端开口堵塞的盖16。
由树脂射出成型形成的圆柱状转子20形成有从其前端面向轴向延伸的截面是非圆形(在此是大致半圆形)的连结用凹部20c，把测定对象旋转轴(未图示)的，截面与连结用凹部20c的截面相同形状的前端部插入连结，转子20就通过外部旋转轴转动。在以下的说明中，图2所示的旋转角度传感器把连结对象侧作为前方(附图纸面的上方)，把其相反侧作为后方。转子20在轴向的中间部具有凸缘20A，在转子20的后方端粘接固定有磁铁21。且在转子20并且位于圆筒状磁屏蔽12的轴向大致前端，把圆筒状磁屏蔽12的前端开口大致堵塞地使软磁材料的圆板磁屏蔽22与转子20的中心轴同心地通过嵌入成型而被埋入在凸缘20A的厚度内。通过这样把圆板磁屏蔽22埋入在凸缘20A内，而能够根据需要使圆板磁屏蔽22的径例如比转子20的凸缘20A以外的径大，因此，能够使其外周边缘与圆筒状磁屏蔽12的间隔更小，仅此就能够提高磁屏蔽的效果。
由树脂射出成型形成的壳体10的前方端为了把开口变狭窄而一体形成有向中心轴方向延长的前方壁10C，从该前方壁10C的内周端而一体形成有朝向轴向前方的圆筒状套筒10D。壳体10还一体形成有从其后部的周边缘部延长的箱状端子收容部10E，形成有端子收容室10d。
把转子20从壳体10的后方开口插入，前方部从转子20的凸缘20A通过壳体10的套筒10D而向外突出。凸缘20A被配置在壳体10的前方壁10C与环状轴承13的前端之间，夹在凸缘20A与前方壁10C之间并且设置有弹性的环状波形垫片30。环状轴承13例如由尼龙、特氟隆(登录商标)这样的润滑性和耐磨损性优良的树脂成型形成。环状波形垫片30使转子20的凸缘20A弹性按压环状轴承13并且保持磁铁21与磁传感器IC15的间隔一定。本实施例中圆筒状磁屏蔽12由把弹性的软磁金属板卷成卷形成。在环状轴承13的前方外周形成有锥面13a，圆筒状磁屏蔽12抵抗其弹力而一边被从环状轴承13的锥面13a按压扩展一边向环状轴承13与侧壁部11B之间插入。
配线基板14被形成圆形，从其外周的一圆弧部延长地一体形成有矩形的端子部14A。把磁传感器IC15通过焊接安装在配线基板14的大致中央，与该磁传感器IC15的供电用端子、检测信号取出用端子等连接的配线在配线基板14上延长到端子部14A。在本例中，在配线基板14的同一圆周上形成有三个与其外周边缘邻接的圆弧状切口14a，在这些三个切口14a的内侧形成有三个环状轴承固定用的结合孔14b(也参照图4)。通过把环状轴承13后端形成的三个固定用突起13A(图3表示了一个)向结合孔14b嵌入而把环状轴承13固定。
罩状磁屏蔽11是把软磁材料的板通过冲压加工形成，具有圆形底板11A和从其周边缘成圆筒状一体延长的侧壁11B。侧壁11B从圆形底板11A周边缘的至少一个圆弧部，在本例中，是在周向相互空开间隔的三处从圆弧部到前端切开而在与中心轴平行的方向形成三个缺口11a，侧壁11B由这些缺口而成为三个侧壁部。至少一个缺口11a的宽度是能够插入配线基板14的端子部14A的宽度。这三个侧壁部11B被插入配线基板14的三个切口11a。把缺口11a的数量设定成多个具有容易冲压加工的优点。
圆筒状磁屏蔽12用于把罩状磁屏蔽11的缺口11a堵塞，被设置成与三个侧壁部11B内接。圆筒状磁屏蔽12也可以把软磁材料的矩形金属板卷成圆筒状，也可以把软磁材料的管切断成希望长度来形成。在前者的情况下，是把矩形板的相对边相互邻接地形成圆筒，即使由于把该圆筒状磁屏蔽12向环状轴承13的外侧插入而在相对边之间产生间隙，也通过配置成把该间隙由一个侧壁部11B堵塞而能够防止磁屏蔽效果的降低。把圆筒状磁屏蔽12的一端放置在配线基板14上，为了使配线基板14端子部14A上的配线不与该一端边缘接触而形成有缺口12a。
下面说明本发明旋转角度传感器的组装。预先把导线17与配线基板14的端子部14A配线端子连接。如图4所示，把罩状磁屏蔽11的侧壁部11B向配线基板14的切口14a插入，向从切口11B突出的侧壁部11B的内侧插入环状轴承13，通过向该环状轴承13与侧壁部11B之间压入圆筒状磁屏蔽12而形成一体的磁屏蔽单元40。
另一方面，从壳体10的后方开口插入转子20，从其后部插入磁屏蔽单元40。这时，端子部14A被收容在壳体10的收容室10d内，导线17从端子部14A通过形成在收容部10E的侧壁下端的缺口10e而被向外导出。从该磁屏蔽单元40的背后由盖16把壳体10的后方开口堵塞并固定。
本发明旋转角度传感器的组装没有图9现有技术那样与导线导出有关的组装不便，并且组装简单。
图5模式表示在组装有罩状磁屏蔽11和圆筒状磁屏蔽12的状态下当被施加有与配线基板面大致平行的外部磁通Fx时的磁通的流动。根据本发明，由于罩状磁屏蔽11的侧壁部11B与圆筒状磁屏蔽12是面接触，且邻接侧壁部11B之间的缺口11a被圆筒状磁屏蔽12所堵塞，所以如虚线所示那样，外部磁通Fx几乎是在侧壁部11B和圆筒状磁屏蔽12的厚度内通过周向出去，所以对圆筒状磁屏蔽12内的磁传感器IC影响非常小。
如图6所示，在外部磁通Fx从旋转角度传感器的前方射入的情况下，如虚线所示，磁通Fx向转子20(未图示)内的圆板磁屏蔽22进入，从周边缘跨过间隙G而沿圆筒状磁屏蔽12流动，进而通过罩状磁屏蔽11的侧壁部11B而进入圆形底板11A，并从这里向外出去。本来磁传感器IC就是检测配线基板面内方向(被叫做水平方向)的磁通方向的装置，几乎不受与配线基板的板面成直角方向(被叫做垂直方向)的磁通的影响，但若有相对板面倾斜的磁通射入，则受到其水平方向成分的影响。如图6那样利用埋入在转子20的圆板磁屏蔽22就能够减少来自前方的外部磁通的影响。
图7表示本发明旋转角度传感器的第二实施例的截面，与第一实施例的图2的剖视图对应。本实施例把第一实施例转子20中的圆板磁屏蔽22去掉，除此以外则与第一实施例相同。对在来自前方的外部磁通少的环境下使用的情况适用。
上述第一实施例和第二实施例表示了在罩状磁屏蔽11的侧壁部11B内侧配置圆筒状磁屏蔽12的情况，这时，圆筒状磁屏蔽12的后端被放置在配线基板14的板面上，因此，在缺口11a处在圆筒状磁屏蔽12的后端与罩状磁屏蔽11的圆形底板11A之间就产生配线基板14厚度部分的间隙。为了消除该间隙，也可以在侧壁部11B的外侧装配圆筒状磁屏蔽12。
把第一实施例这样变形了的第三实施例的例表示成图8的剖视图。图8与图2的剖视图对应，图8中在配线基板14不形成第一实施例的切口14a，配线基板14被装配在罩状磁屏蔽11的侧壁部11B内侧，圆筒状磁屏蔽12被装配在侧壁部11B的外侧。圆筒状磁屏蔽12的后端除了配线基板14端子部14A的所述缺口12a(参照图4)之外，延长到与罩状磁屏蔽11的后端同一面。由此，对于水平方向的外部磁通更能够提高屏蔽效果。
Claims (16)
1.一种旋转角度传感器，其中，包括：
壳体；
转子，其被自由转动地收容在所述壳体内且前端部从壳体突出；
罩状磁屏蔽，其装配在所述壳体内，具有圆形底板和从其周边缘与中心线平行地筒状延长的侧壁，且从所述圆形底板周边缘的至少一个圆弧部到所述侧壁前端地形成有缺口；
磁铁，其在所述罩状磁屏蔽的所述侧壁的内侧并且被固定在所述转子的后端；
配线基板，其被装配在所述磁屏蔽的所述侧壁内，与所述磁铁空开间隔并且具有与所述转子的中心轴成直角的板面，且具有从侧边缘在同一板面内从所述缺口向外突出形成的用于电连接的端子部；
圆筒状磁屏蔽，其把所述缺口覆盖地装配在所述罩状磁屏蔽；
磁传感器IC，其与所述磁铁空开间隔并相对，且被安装在所述配线基板上。
2.如权利要求1所述的旋转角度传感器，其中，把所述圆筒状磁屏蔽与所述罩状磁屏蔽的侧壁内侧相接地装配。
3.如权利要求1所述的旋转角度传感器，其中，把所述圆筒状磁屏蔽与所述罩状磁屏蔽的侧壁外侧相接地装配。
4.如权利要求1到3任一项所述的旋转角度传感器，其中，为了使所述壳体的前方开口的径变小而一体形成有前方壁，所述转子在所述壳体内的其轴向中间部具有与所述前方壁卡合的凸缘，在所述凸缘与所述配线基板之间设置有承受所述凸缘的环状轴承。
5.如权利要求4所述的旋转角度传感器，其中，在所述转子的凸缘内埋入有圆板磁屏蔽，以堵塞所述圆筒状磁屏蔽的前端开口。
6.如权利要求4所述的旋转角度传感器，其中，在所述凸缘与所述前方壁之间装配有弹性的波形垫片。
7.如权利要求5所述的旋转角度传感器，其中，在所述凸缘与所述前方壁之间装配有弹性的波形垫片。
8.如权利要求1到3任一项所述的旋转角度传感器，其中，在所述配线基板周边缘形成有切口，使所述侧壁贯通所述切口并且把所述配线基板向所述罩状磁屏蔽装配。
9.如权利要求4所述的旋转角度传感器，其中，在所述配线基板周边缘形成有切口，使所述侧壁贯通所述切口并且把所述配线基板向所述罩状磁屏蔽装配。
10.如权利要求5所述的旋转角度传感器，其中，在所述配线基板周边缘形成有切口，使所述侧壁贯通所述切口并且把所述配线基板向所述罩状磁屏蔽装配。
11.如权利要求6所述的旋转角度传感器，其中，在所述配线基板周边缘形成有切口，使所述侧壁贯通所述切口并且把所述配线基板向所述罩状磁屏蔽装配。
12.如权利要求1到3任一项所述的旋转角度传感器，其中，所述壳体一体形成有收容从所述罩状磁屏蔽突出的所述端子部的收容部。
13.如权利要求4所述的旋转角度传感器，其中，所述壳体一体形成有收容从所述罩状磁屏蔽突出的所述端子部的收容部。
14.如权利要求5所述的旋转角度传感器，其中，所述壳体一体形成有收容从所述罩状磁屏蔽突出的所述端子部的收容部。
15.如权利要求6所述的旋转角度传感器，其中，所述壳体一体形成有收容从所述罩状磁屏蔽突出的所述端子部的收容部。
16.如权利要求7所述的旋转角度传感器，其中，所述壳体一体形成有收容从所述罩状磁屏蔽突出的所述端子部的收容部。
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