CN105378424A - 旋转角度检测装置 - Google Patents
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Abstract
旋转角度检测装置具有杆、圆筒部、磁体以及磁检测元件。杆包含基部、以及沿基部的旋转轴方向突出且与基部为一体的轴部。圆筒部包含与基部接近或接触的第一端、以及位于第一端的相反侧且比第一端远离基部的第二端。轴部被插入到圆筒部中，圆筒部将轴部支承为能够旋转。磁体装配于轴部的端部。磁检测元件隔开规定的间隙而与磁体对置配置。
Description
技术领域
本发明涉及主要用于检测机动车的制动踏板等的旋转角度的旋转角度检测装置。
背景技术
近年来，随着机动车的高功能化发展，使用各种旋转角度检测装置检测制动踏板等的踏入量、旋转角度来进行多种控制的车辆不断增加。参照图8～图10，对这种现有的旋转角度检测装置进行说明。
图8、图9是现有的旋转角度检测装置11的剖视图与分解立体图。旋转角度检测装置11具有壳体1、旋转体2、杆3、弹簧5、磁体6、布线基板7、磁检测元件8、大致L字状的多个端子9、以及罩10。壳体1、旋转体2、杆3以及罩10由绝缘树脂制造。弹簧5由钢线制造且卷绕成线圈状。
壳体1呈筒状，在其中央处还形成有圆筒部1A。圆筒部1A与中间部1C的内周端相连，中间部1C的外周端与外壁部1D相连。旋转体2以能够旋转的方式插入在圆筒部1A内，设于旋转体2的凸缘部2A与中间部1C抵接。
杆3通过螺钉4而固定安装于旋转体2。弹簧5以稍微扭转的状态收纳在杆3与中间部1C之间。弹簧5的两端分别与杆3和中间部1C卡合。在该状态下，弹簧5按压杆3，以使得杆3相对壳体1成为规定的角度。
大致圆柱状的磁体6通过镶嵌成形等而固定装配于旋转体2的端部中央。在布线基板7上，安装有与磁体6隔开规定的间隙而对置配置的霍尔元件等磁检测元件8。在布线基板7的两面上形成有多个布线图案(未图示)。
端子9通过镶嵌成形等植入设置于壳体1，在各端子9的一端，经由布线图案而连接有磁检测元件8。端子9的另一端向大致角筒状的连接器部1B内延伸出。罩10固定安装于壳体1，且覆盖壳体1的开口部、布线基板7等。
如图10所示，这样构成的旋转角度检测装置11被安装在机动车的制动踏板55的转动轴55A的附近。杆3装配在动作销55B上，磁检测元件8经由多个端子9、引线(未图示)等与车辆的电子电路(未图示)连接。
在以上的结构中，当司机踏入制动踏板55时，臂55C以转动轴55A为支点进行转动，并且通过动作销55B使杆3进行转动。通过该转动，一边扭转弹簧5一边带动旋转体2转动，装配于旋转体2的磁体6也发生旋转。因此，从磁体6向磁检测元件8施加的磁场的方向发生变化。因此，作用于磁检测元件8的磁强度发生变化。磁检测元件8检测该磁。电子电路根据磁检测元件8检测到的磁的强弱来计算旋转体2的旋转角度、即制动踏板55的踏入尺寸。根据该踏入尺寸，对车辆进行各种控制(例如专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-73231号公报
发明内容
本发明的旋转角度检测装置具有杆、圆筒部、磁体以及磁检测元件。杆包含基部、以及沿基部的旋转轴方向突出且与基部为一体的轴部。圆筒部包含与基部接近或接触的第一端、以及位于第一端的相反侧且比第一端远离基部的第二端。轴部被插入到圆筒部中，圆筒部将轴部支承为能够旋转。磁体装配于轴部的端部。磁检测元件隔开规定的间隙而与磁体对置配置。这样，能够在杆的从基部突出形成的轴部的端部装配磁体，从而使磁体与磁检测元件高精度地对置配置。因此，该旋转角度检测装置能够误差少且高精度地检测旋转角度。
附图说明
图1是本发明的实施方式的旋转角度检测装置的剖视图。
图2是图1所示的旋转角度检测装置的分解立体图。
图3是装配有图1所示的旋转角度检测装置的制动踏板的立体图。
图4A是表示图1所示的旋转角度检测装置的向杆的轴部装配磁体的情形的立体图。
图4B是表示接着图4A所示的状态而将杆的轴部插入到壳体的圆筒部的状态的立体图。
图4C是表示接着图4B所示的状态而在杆的轴部上装配了卡止体的状态的立体图。
图4D是表示接着图4C所示的状态，对杆的轴部的端部进行热铆接而将卡止体固定于轴部的状态的立体图。
图5A是图1所示的旋转角度检测装置的壳体的示意立体图。
图5B是表示图1所示的旋转角度检测装置的壳体与杆之间的位置关系的俯视图。
图6A是图1所示的旋转角度检测装置的其它的壳体的示意立体图。
图6B是与图6A所示的壳体一起使用的杆的立体图。
图6C是表示图6A所示的壳体与图6B所示的杆之间的位置关系的俯视图。
图7A是本发明的实施方式的另一旋转角度检测装置的局部立体图。
图7B是本发明的实施方式的再一旋转角度检测装置的局部立体图。
图8是现有的旋转角度检测装置的剖视图。
图9是图8所示的旋转角度检测装置的分解立体图。
图10是装配有图8所示的旋转角度检测装置的制动踏板的立体图。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前，对图8、图9所示的现有的旋转角度检测装置11中的技术问题进行说明。在旋转角度检测装置11中，端部装配有磁体6的旋转体2以能够旋转的方式插入在壳体1的圆筒部1A内。另外，在旋转体2的相反侧的端部固定安装有杆3。当使杆3转动时，旋转体2与磁体6进行旋转。然而，分别在杆3、旋转体2、以及圆筒部1A之间存在少许间隙。因此，磁体6的装配位置产生误差，难以进行更高精度的旋转角度的检测。
以下，参照图1～图7B，对本发明的实施方式的旋转角度检测装置进行说明，该旋转角度检测装置能够以比旋转角度检测装置11少的误差高精度地检测旋转角度。
图1、图2是本发明的实施方式的旋转角度检测装置30的剖视图与分解立体图。图3是装配有旋转角度检测装置30的制动踏板的立体图。
旋转角度检测装置30具有杆22、包含圆筒部21A的壳体21、磁体25、以及磁检测元件27。杆22包含基部22L、以及沿基部22L的旋转轴方向突出的轴部22A。圆筒部21A包含与基部22L接近或接触的第一端211E、以及位于第一端211E的相反侧且比第一端211E远离基部22L的第二端212E。在圆筒部21A中插入有轴部22A，将轴部22A支承为能够旋转。磁体25装配于轴部22A的端部。磁检测元件27隔开规定的间隙与磁体25对置配置。
壳体21具有圆筒部21A、内包圆筒部21A的外壁部21D、以及将外壁部21D与圆筒部21A相连的中间部21C。壳体21由聚对苯二甲酸丁二醇酯等绝缘树脂制造，且具有圆筒状或大致箱型的形状。
杆22由聚甲醛等绝缘树脂制造，且如上所述包含基部22L、以及沿基部22L的旋转轴方向以大致圆柱状突出的轴部22A。轴部22A以能够旋转的方式插入在壳体21的圆筒部21A内。
磁体25呈大致圆柱状且由铁氧体、Nd-Fe-B合金等形成。磁体25通过镶嵌成形、粘合等而固定于轴部22A的端部的中央。磁检测元件27例如是霍尔元件
旋转角度检测装置30还具有卡止体23、弹簧24、布线基板26、多个端子28、以及罩29。
卡止体23呈大致圆盘状且由聚甲醛等绝缘树脂制造。卡止体23装配在杆22的轴部22A的端部的外周。如后所述，轴部22A的端部通过加热加压而被铆接于外方，轴部22A的端部以能够旋转的方式卡止于圆筒部21A的第二端212E。
弹簧24是卷绕成线圈状的钢线或铜合金线制的扭簧。弹簧24的两端分别与杆22和壳体21卡合。即，弹簧24以稍微扭转的状态配置在圆筒部21A与外壁部21D之间，且与杆22和壳体21的中间部21C卡合。在该状态下，弹簧24将杆22保持在规定的角度位置。
布线基板26由酚醛纸、环氧玻璃布等形成。在布线基板26的两面上利用铜箔等而形成有多个布线图案(未图示)。在布线基板26的一方的面上，磁检测元件27通过钎焊等安装于布线图案。
大致L字状的端子28由铜合金等形成。端子28通过镶嵌成形等植入设置于壳体21，在端子28的一端，经由布线图案而连接有磁检测元件27，并且端子28的另一端向大致角筒状的连接器部21B内延伸出。
罩29由聚对苯二甲酸丁二醇酯等绝缘树脂制造。罩29通过多个螺钉(未图示)等而固定安装于壳体21，且覆盖壳体21的开口面、布线基板26等。
如图3所示，这样构成的旋转角度检测装置30被安装在机动车的制动踏板35的转动轴35A的附近。而且，动作销35B穿过杆22(基部22L)的前端，磁检测元件27经由端子28、引线(未图示)等与车辆的电子电路(未图示)连接。
在以上的结构中，当踏入制动踏板35时，臂35C以转动轴35A为支点进行转动，并且通过动作销35B使杆22一边扭转弹簧24一边转动。由此，装配于轴部22A的磁体25也发生旋转，因此，从磁体25向磁检测元件27施加的磁场的方向发生变化。因此，作用于磁检测元件27的磁强度发生变化。
磁检测元件27检测该磁，电子电路根据磁检测元件27检测到的磁的强弱来计算杆22的旋转角度、即制动踏板35的踏入尺寸。根据该踏入尺寸，对车辆进行制动装置的控制、刹车灯的熄灭点亮等各种控制。
在旋转角度检测装置30中，沿杆22的基部的旋转轴方向突出且与基部为一体的轴部22A以能够旋转的方式插入在壳体21的圆筒部21A内。另外，在轴部22A的端部装配有磁体25。因此，磁体25高精度地相对于磁检测元件27对置配置。
即，在杆22的与基部22L为一体的轴部22A的端部装配有磁体25。因此，能够仅以轴部22A的外周与圆筒部21A的内周之间的少许间隙量的误差相对于磁体25高精度地配置磁检测元件27。其结果是，能够防止磁检测元件27相对于磁体25的位置偏移。因此，旋转角度检测装置30能够高精度地检测旋转角度。
在此，参照图4A来说明向轴部22A装配磁体25的步骤。图4A是表示向杆22装配磁体25的情形的立体图。
在轴部22A上，从端部22T朝向基部22L形成有孔22H。孔22H由接近端部22T的大径部221H与接近基部22L的小径部222H构成。
此外，在轴部22A上，设置有从端部22T朝向基部22L沿与杆22的旋转轴平行的方向延伸的狭缝22S。狭缝22S与大径部221H、小径部222H连通。
磁体25固定于小径部222H。此时，磁体25例如镶嵌成形或粘合于轴部22A、或者被压入至小径部222H。只要能够固定，则不特别限定其方法。
需要说明的是，由于狭缝22S与小径部222H连通，因此磁体25在固定时能够容易定位。需要说明的是，也可以使狭缝22S仅与大径部221H连通，磁体25在固定于轴部22A后被磁化。
接着，参照图4B～图5A，来说明将杆22与壳体21组合并向杆22装配卡止体23的步骤。图4B是表示接着图4A所示的状态而将轴部22A插入到壳体21的圆筒部21A的状态的立体图。图4C是表示接着图4B所示的状态而向轴部22A装配了卡止体23的状态的立体图。图4D是表示接着图4C所示的状态，对轴部22A的端部22T进行热铆接而将卡止体23固定于轴部22A的状态的立体图。图5A是壳体21的示意立体图。
如图4A所示，在向轴部22A装配了磁体25后，如图4B所示，轴部22A被插入到圆筒部21A中。在该状态下，轴部22A的端部22T从圆筒部21A的第二端212E露出。然后，向端部22T的露出的部分的外周装配卡止体23。此时，向设于卡止体23的弧状狭缝23S插入端部22T。由此，成为图4C所示的状态。
卡止体23的外径比圆筒部21A的内径大。而且，对轴部22A的由于大径部221H而成为薄壁的部分进行加热的同时使该部分以扩宽狭缝22S的方式向外侧变形，如图4D所示那样形成热铆接部22Q。这样，将卡止体23固定于轴部22A的端部22T。通过卡止体23来防止在通常的使用中轴部22A从圆筒部21A脱离。即，轴部22A的端部22T以能够旋转的方式卡止于圆筒部21A的第二端212E。
需要说明的是，优选轴部22A与卡止体23的接合强度比基部22L与轴部22A的抗断强度小。由此，万一在向杆22施加较大的冲击而使杆22从壳体21脱离的情况下，轴部22A与卡止体23的接合部位也脱离。因此，磁体25也与杆22一起从壳体21脱离。因此不会从磁检测元件27向电子电路输出错误的检测信号。
即，万一在向杆22施加了较大的冲击的情况下，通过该力将轴部22A与卡止体23分开，从而使杆22从壳体21脱离，装配于轴部22A的磁体25也从壳体21脱离。因此，磁检测元件27无法检测到磁体25的磁。由此，电子电路能够检测到旋转角度检测装置30的异常。
如前所述，这种旋转角度检测装置装配在制动踏板35上，用于检测踏入尺寸。例如，在搭载于混合动力车或电动车的情况下，车辆的电子电路基于检测到的踏入尺寸来控制再生系统的动作。如上所述，在使用旋转角度检测装置30的情况下，即便经由制动踏板35向杆22施加较大的冲击而使杆22脱离，电子电路也能够容易检测到该异常。然后，通过例如车辆的电子电路使再生系统停止，从而不会发生继续不必要的动作这样的误动作，能够将对车辆的运行的影响防患于未然。
接着，参照图4A、图5A、图5B来说明对壳体21与杆22之间的转动位置关系进行限制的结构。图5B是表示壳体21与杆22之间的位置关系的俯视图。
如图4A所示，在轴部22A的比端部22T接近轴部22A与基部22L的连结部的位置处设置有突起22P。另一方面，如图5A所示，在圆筒部21A的第一端211E设置有嵌合凹部21F。在将轴部22A插入到圆筒部21A时，嵌合凹部21F收容突起22P。如图5B所示，嵌合凹部21F沿着圆筒部21A的内周局部地延伸。
当使杆22相对于壳体21转动时，轴部22A相对于圆筒部21A转动。此时，由于突起22P被收容在嵌合凹部21F中，因此突起22P无法超过嵌合凹部21F的两端。因此，壳体21与杆22之间的转动位置关系被限制在固定的范围内。
需要说明的是，限制杆22相对于壳体21的转动范围的结构并不局限于上述的结构。接着，参照图6A～图6C对这种结构的例子进行说明。图6A是壳体121的示意立体图。图6B是与壳体121一起使用的杆122的立体图。图6C是表示壳体121与杆122之间的位置关系的俯视图。
代替图5A所示的嵌合凹部21F，壳体121具有两个限制肋121R。限制肋121R设在圆筒部21A与外壁部21D之间。另一方面，代替图4A所示的突起22，杆122具有限制突起122P。限制突起122P以从基部22L突出的方式设于轴部22A的周围，并插入在圆筒部21A与外壁部21D之间。需要说明的是，图6B中设有两个限制突起122P，但也可以为一体。通过设置两个限制突起122P，能够将弹簧24卡止于它们之间。
当使杆122相对于壳体121转动时，轴部22A相对于圆筒部21A转动。此时，限制突起122P在圆筒部21A与外壁部21D之间沿周向移动。由于在圆筒部21A与外壁部21D之间设有限制肋121R，因此限制突起122P无法从限制肋121R之间脱离而移动。因此，壳体121与杆122之间的转动位置关系被限制在固定的范围内。
接着，参照图7A、图7B对杆22的轴部和卡止体23的其它结构进行说明。图7A、图7B是本发明的实施方式的另一旋转角度检测装置的局部立体图。
在图7A所示的结构中，将卡止体23A装配于杆22的轴部22B的端部和外周，并将它们通过激光或超声波熔接等固定安装。在该情况下，卡止体23A与轴部22B的端部局部地熔接。这样也能够使轴部22B的端部以能够旋转的方式卡止于圆筒部21A的第二端212E。
在图7B所示的结构中，使用在内周形成有多个肋23B的环状的卡止体23C。在肋23B的中央形成有凹部23D。另一方面，在轴部22C的端部形成有壁部22E和凸部22D。壁部22E通过比轴部22C细的连结部22R而与轴部22C相连。壁部22E沿着轴部22C的直径方向突出。凸部22D从连结部22R沿连结部22R的直径方向突出。另外，轴部22C与壁部22E之间的距离被设定为等于或稍大于肋23B的厚度。与壁部22E对应的肋23B彼此之间的距离被设定为能够供壁部22E通过。
在该结构中，在卡止体23C的肋23B之间插入壁部22E之后，旋转卡止体23C，将凸部22D与凹部23D嵌合，并且使各个壁部22E与多个肋23B中的任一个的下表面抵接。即，使多个肋23B的与轴部22C的轴向垂直的面和壁部22E的与轴部22C的轴向垂直的面抵接。这样，也能够使轴部22C的端部以能够旋转的方式卡止于圆筒部21A的第二端212E。不限定肋23B的个数，但在图7B所示的例子中设置有两个肋23B。
需要说明的是，优选将在连结部22R的一部分的轴向整体上突出的卡止壁22W设置于壁部22E之间。当在肋23B之间插入壁部22E时，卡止壁22W被插入到肋23B之间的未插入有壁部22E的部位。在该状态下旋转卡止体23C时，卡止壁22W与肋23B的侧面碰触而使卡止体23C无法旋转。因此，能够使壁部22E可靠地与肋23B的下表面抵接。
或者，也可以在轴部22A下端设置多个向外方突出的爪部，使这些爪部与壳体21的圆筒部21A的第二端212E抵接，从而将轴部22A的端部以能够旋转的方式卡止于圆筒部21A的第二端212E。在该情况下，尽管轴部22A的保持稍弱，但也起到与上述结构相同的效果。
工业上的可利用性
本发明的旋转角度检测装置由于能够高精度地检测旋转角度，因此主要在用于机动车的制动踏板等的操作时是有用的。
附图标号说明
21、121壳体
21A圆筒部
21B连接器部
21C中间部
21D外壁部
21F嵌合凹部
22、122杆
22A、22B、22C轴部
22D凸部
22E壁部
22H孔
22L基部
22P突起
22Q热铆接部
22R连结部
22S狭缝
22T端部
22W卡止壁
23、23A、23C卡止体
23B肋
23D凹部
23S弧状狭缝
24弹簧
25磁体
26布线基板
27磁检测元件
28端子
29罩
30旋转角度检测装置
35制动踏板
35A转动轴
35B动作销
35C臂
121R限制肋
122P限制突起
211E第一端
212E第二端
221H大径部
222H小径部
Claims (11)
1.一种旋转角度检测装置，其特征在于，具备：
杆，其具有基部、以及沿所述基部的旋转轴方向突出且与所述基部为一体的轴部；
圆筒部，其具有与所述基部接近或接触的第一端、以及位于所述第一端的相反侧且比所述第一端远离所述基部的第二端，所述轴部被插入到所述圆筒部中，所述圆筒部将所述轴部支承为能够旋转；
磁体，其装配于所述轴部的端部；以及
磁检测元件，其隔开规定的间隙而与所述磁体对置配置。
2.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，
所述轴部的所述端部以能够旋转的方式卡止于所述圆筒部的所述第二端。
3.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，
所述旋转角度检测装置还具备卡止体，所述卡止体固定于所述轴部的所述端部，且具有比所述圆筒部的内径大的外径。
4.根据权利要求3所述的旋转角度检测装置，其中，
所述轴部与所述卡止体的接合强度小于所述基部与所述轴部的抗断强度。
5.根据权利要求3所述的旋转角度检测装置，其中，
在所述轴部设有从所述端部沿与所述旋转轴平行的方向延伸的狭缝，
通过对所述轴部的设有所述狭缝的部分进行热铆接而将所述卡止体固定于所述轴部的所述端部。
6.根据权利要求3所述的旋转角度检测装置，其中，
所述卡止体局部地熔接于所述轴部的所述端部。
7.根据权利要求3所述的旋转角度检测装置，其中，
所述卡止体呈环状，在所述卡止体的内周形成有多个肋，在所述多个肋各自的中央形成有凹部，
在所述轴部的端部设有比所述轴部细的连结部、经由所述连结部而沿所述轴部的直径方向突出的壁部、以及从所述连结部沿所述连结部的直径方向突出的凸部，
所述凸部与所述凹部嵌合，并且，所述多个肋的与所述轴部的轴向垂直的面和所述壁部的与所述轴部的轴向垂直的面抵接。
8.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，
在所述轴部的比所述端部接近所述轴部与所述基部的连结部的位置处设有突起，
在所述圆筒部的所述第一端设有嵌合凹部，所述嵌合凹部沿着所述圆筒部的内周局部地延伸，且收容所述突起。
9.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其中，
所述旋转角度检测装置还具备壳体，所述壳体具有所述圆筒部、内包所述圆筒部的外壁部、以及将所述外壁部与所述圆筒部相连的中间部。
10.根据权利要求9所述的旋转角度检测装置，其中，
所述壳体还具有设于所述圆筒部与所述外壁部之间的限制肋，
所述杆还具有限制突起，所述限制突起以从所述基部突出的方式设于所述轴部的周围，并插入在所述圆筒部与所述外壁部之间。
11.根据权利要求9所述的旋转角度检测装置，其中，
所述旋转角度检测装置还具备扭簧，所述扭簧配置在所述圆筒部与所述外壁部之间，且与所述杆和所述中间部卡合。
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