CN1710387A - 旋转部件支撑构造及具有该构造的旋转检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种便宜且小型的高分辨率的旋转检测装置。在作为第1码轮(3)的支撑部的圆筒形的导向部(23)的周向上设置3个弹性部件保持部(25、26、27)，将由不锈钢等的带状体被成形为大致环状的金属弹性部件(5)保持在这些各弹性部件保持部(25、26、27)中，使金属弹性部件(5)延伸到导向部(23)的内周。并且，用延伸到该导向部(23)的内周的金属弹性部件(5)弹性支撑作为旋转部件的第1码轮(3)的轴部。
Description
技术领域
本发明涉及旋转部件支撑构造及具有该构造的旋转检测装置，特别涉及抑制旋转部件相对于导向部偏心的机构。
背景技术
以往，作为被应用到汽车的舵角传感器等中的旋转检测装置，已知有具备以下部件的设备(例如参照特许文献1)：开设有旋转部件的贯通孔的箱状的固定部件；贯通保持在上述贯通孔中的旋转部件；被安装在该旋转部件上、可旋转地被收容在上述固定部件内的代码板；被设置在上述固定部件内、与上述代码板协同工作，检测出对应于上述旋转部件的旋转状态的信号的信号检测元件。
在这种旋转检测装置中，由于开设在固定部件上的贯通孔起到旋转部件的导向部的功能，所以为了抑制旋转部件的偏心、能够进行高分辨率的信号检测，需要使导向部与旋转部件之间的间隙尽可能地小。
但是，作为固定部件及旋转部件的形成材料，由于耐磨性好，以往一般使用例如聚烯烃甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、或者聚对苯二甲酸丁二醇酯等非强化塑料材料。
由于汽车的舵角传感器中一般要求保证-40℃～+85℃下的动作，所以在使用这种塑料材料的情况下，考虑到固定部件和旋转部件的热膨胀差及固定部件的热应变所引起的开设在固定部件的上面板上的导向部和开设在固定部件下面板上的导向部的错位，需要在导向部和旋转部件之间预留0.3mm～0.5mm的间隙。
但是，近年来，对于这种旋转检测装置，由于要求达到1度或其以上的高分辨率，所以如果在导向部和旋转部件之间设置0.3mm～0.5mm的间隙，则旋转部件的偏心变大，根本不能实现所要求的分辨率。
专利文献：日本特开2000-241144号公报
发明内容
本发明是为了解决这种以往技术的不完善而做出的，其目的是提供一种能够更高精度地抑制旋转部件相对于导向部的偏心的旋转部件支撑构造及具有该构造的旋转检测装置。
本发明为了解决上述课题，对于具有旋转部件和可旋转地支撑该旋转部件的圆筒形的导向部的旋转部件支撑构造，做成了如下结构：具有金属弹性部件，该金属弹性部件被不可旋转地安装在上述导向部上，周向的至少3个部位延伸到上述旋转部件和上述导向部之间的间隙内，从而可旋转地弹性支撑上述旋转部件。
这样，如果使金属弹性部件夹在旋转部件与导向部之间，则不论旋转部件和导向部之间的间隙的大小如何，都能够将旋转部件的中心轴稳定地保持在导向部的中心位置上。此外，如果由金属弹性部件弹性支撑旋转部件的周向的至少3个部位，则能够更高精度地抑制旋转部件相对于导向部件的偏心。此外，如果使用金属弹性部件作为弹性部件，则能够将弹性部件做得小型、薄型且便宜。
此外，在上述构成的旋转部件支撑构造中，在上述导向部的周向的至少3个部位上，设置有用来不可旋转地保持上述金属弹性部件的弹性部件保持部。
这样，如果在导向部的周向上设置3处以上的弹性部件保持部，则能够可靠地防止金属弹性部件相对于导向部的错位或脱落，能够提高旋转部件支撑构造的静音性及动作稳定性。
此外，在上述构成的旋转部件支撑构造中，上述弹性部件保持部等间隔地设在上述导向部的周向上，在这些各弹性部件保持部的中间部，上述旋转部件由上述金属弹性部件可旋转地弹性支撑着。
这样，如果将弹性部件保持部等间隔地设在导向部的周向上、在这些各弹性部件保持部的中间部旋转部件由金属弹性部件可旋转地弹性支撑，则能够将旋转部件均匀地弹性支撑在导向部上，因此能够将旋转部件的中心轴保持在导向部的中心部上，能够更高精度地抑制旋转部件相对于导向部的偏心。
此外，在上述构成的旋转部件支撑构造中，上述旋转部件及上述导向部由树脂材料形成，上述金属弹性部件由不锈钢的带状体形成。
这样，如果用不锈钢的带状体形成金属弹性部件，则不锈钢的带状体弹性较高，能够形成为薄型且宽度较窄，并且具有稳定的弹性特性，因此能够提高旋转部件和导向部之间的空间利用效率，并且能够实现旋转部件支撑构造的进一步的小型化和薄型化，此外，进一步减小因温度变化带来的旋转部件的转矩变动。此外，由于仅通过对不锈钢的带状体进行弯折加工就能够制造所需的金属弹性部件，所以能够使金属弹性部件及旋转部件支撑构造低成本化。
另一方面，对于旋转检测装置，具有：壳体；码轮，被可旋转地收容在该壳体内；代码板，被安装在该码轮上；以及，信号检测元件，与该代码板协同动作，检测出对应于上述码轮的旋转状态的信号；在上述壳体上形成可旋转地支撑上述码轮的圆筒形的导向部，并且具有金属弹性部件，该金属弹性部件被不可旋转地安装在上述导向部，周向的至少3个部位延伸到上述码轮和上述导向部之间的间隙内，从而可旋转地弹性支撑上述码轮。
这样，如果使金属弹性部件夹在作为旋转部件的码轮和作为固定部件的壳体的导向部之间，则不论码轮和导向部之间的间隙的大小如何，都能够将码轮的中心轴稳固地保持在导向部的中心位置上。
在本发明的旋转部件支撑构造中，由于使金属弹性部件夹在旋转部件和导向部之间，所以不论旋转部件和导向部之间的间隙的大小如何，都能够将旋转部件的中心轴稳定地保持在导向部的中心位置，能够抑制旋转部件相对于导向部的偏心。此外，由于使用金属弹性部件作为弹性部件，所以能够小型、薄型且廉价地制作弹性部件，实现旋转部件支撑构造的小型化、薄型化及低成本化。
在本发明的旋转检测装置中，由于使金属弹性部件夹在作为旋转部件的码轮和作为固定部件的壳体的导向部之间，所以不论码轮和导向部之间的间隙的大小如何，都能够将码轮的中心轴稳固地保持在导向部的中心位置上，能够抑制码轮相对于导向部的偏心，能够提高由代码板和信号检测元件所检测到的信号的分辨率。此外，由于使用金属弹性部件作为弹性部件，所以能够将弹性部件做得小型、薄型且便宜，能够实现旋转检测装置的小型化、薄型化及低成本化。
附图说明
图1是实施方式例的旋转检测装置的分解立体图。
图2是实施方式例的盖部的内视图。
图3是图2的A部放大图。
图4是图2的B部放大图。
图5是实施方式例的第1码轮的后视图。
图6是实施方式例的金属弹性部件的俯视图。
图7是表示实施方式例的行星齿轮、内齿轮及第2码轮的连结状态的箱体的内视图。
具体实施方式
下面以旋转检测装置的码轮的支撑构造为例，根据图1至图7说明本发明所涉及的旋转部件支撑构造的一例。图1是实施方式例的旋转检测装置的分解立体图，图2是实施方式例所涉及的盖部的内视图，图3是图2的A部放大图，图4是图2的B部放大图，图5是实施方式例的第1码轮的后视图，图6是实施方式例的金属弹性部件的俯视图，图7是表示实施方式例的行星齿轮和内齿轮及第2码轮的连结状态的箱体的内视图。
如图1所示，本例的旋转角检测装置主要由以下部件构成：箱体1；盖部2；第1码轮3及第2码轮4，他们可旋转地收容在通过将箱体1和盖部2组合而构成的壳体内；金属弹性部件5，安装在上述盖部2上，可旋转地弹性支撑上述第1码轮3；电路板6，设定在上述箱体1的内表面上；信号检测元件收纳件7，被安装在该电路板6上；所需数量的信号检测元件8，以预定的排列被收纳在该信号检测元件收纳件7内，端子部与形成在上述电路板6上的端子部电连接；行星齿轮9，受上述第1码轮3旋转驱动，以预定的减速比减速驱动上述第2码轮4；连接销10，一端安装在上述电路板6上，另一端位于开口在上述盖部2上的连接器插入孔中。
箱体1由具有中央开口11的底板12、从底板12的外周缘竖起的一定高度的周壁13、和在圆形的码轮收容部14与方形的电路板收容部15之间竖起的圆弧状的隔壁16构成，在码轮收容部14的内表面上，与中央开口11同心地形成有与行星齿轮9啮合的内齿轮17。此外，在底板12的内表面上，形成有用来螺纹固定电路板6的电路板安装凸台12a和用来将盖部2相对于箱体1定位的定位突起12b；在周壁13的外表面上，形成有用来将箱体1螺纹固定在所需的定子部、例如汽车的车体上的箱体安装凸台13a和用来将盖部2快速结合在箱体1上的卡止爪13b。
盖部2具备：具有中央开口21的顶板22，从顶板22的内周缘向外竖起的圆筒形的导向部23，和从顶板22的外周缘向内竖起的周壁24，平面形状形成为与箱体1大致同样形状同样大小；如图2所示，在导向部23的内表面上，在导向部23的周向上等间隔地设有3个弹性部件保持部25、26、27。在顶板22上，在其一个角部上开口有用来插入未图示的外部连接器的连接器插入孔22a，并且开口有用来与形成在上述箱体1上的定位突起12b相嵌合的定位孔22b。此外，在周壁24的外表面上形成有卡合突起24b，该卡合突起24b具有用来与形成在上述箱体1上的卡止爪13b相卡合的卡合孔24a。
弹性部件保持部25具有用来将金属弹性部件5的端部插入并保持的凹槽25a。凹槽25a是将形成在导向部23的内表面上的圆弧形状的槽、和从其两端部延伸到中央开口21的倾斜的槽连接设置而成的。如图3所示，倾斜的槽被形成为，在与中央开口21相邻处，相对于在中央开口21引的切线a成锐角θ。因而，如果将金属弹性部件5的端部从凹槽25a的倾斜的槽插入到圆弧形状的槽中，则金属弹性部件5被牢固地保持在保持部25上，以使金属弹性部件5压接在各槽的内壁上。
另一方面，弹性部件保持部26(27)具有用来将金属弹性部件5的中间部的一部分插入并保持的凹槽26a(27a)。凹槽26a(27a)是将形成在导向部23的内表面上的圆弧形状的槽、和从其两端部延伸到中央开口21的倾斜的槽连接设置而成的。此外，在圆弧形状的槽相对置的任一个壁面上设有卡合部26c(27c)。卡合部26c(27c)与图6所示的弯折部5a卡合，被形成为凹状或凸状。在本实施方式例中，如图4所示，卡合部26c(27c)被形成为凹状，通过图2所示那样与金属弹性部件5的弯折部5a卡合，能够防止金属弹性部件5的向导向部23周向的移动或从导向部23脱落。
这样，如果在导向部23的周向上设置3个弹性部件保持部25、26、27，就能够可靠地防止金属弹性部件5相对于导向部23的错位或脱落，能够提高旋转部件支撑构造的静音性及动作稳定性。此外，如果将弹性部件保持部25、26、27等间隔地设置在导向部23的周向上，则在这些各弹性部件保持部25、26、27的中间部能够通过金属弹性部件5弹性支撑第1码轮3，因此能够将第1码轮3均匀地弹性支撑在导向部23上，能够高精度地抑制第1码轮相对于导向部23的偏心。
上述箱体1和上述盖部2通过将形成在箱体1上的卡止爪13b卡合到形成在盖部2上的卡合孔24a中而一体化，从而构成用来收容其他部件3～10的壳体。
第1码轮3由具有中央开口31的第1代码板32、和从中央开口31竖起的圆筒状的旋转体连结部33构成，在第1代码板32的单面上，同心地形成有第1信号检测轨道34和第2信号检测轨道35，所述第1信号检测轨道34是以所需的排列突设多个信号检测用遮光板34a而成的，所述第2信号检测轨道35是以所需的排列突设多个信号检测用遮光板35a而成的。此外，如图5所示，在第1代码板32的背面上，用来使行星齿轮9围绕旋转体连结部33公转的行星齿轮安装部36以相对于旋转体连结部33偏心状态突出地形成，插入到行星齿轮9的中央开口91中，使它们相卡合。该第1码轮3被固定在贯通中央开口31的转向轴等未图示的旋转体上，与该旋转体一起旋转。
第2码轮4被构成为，具备具有中央开口41的第2代码板42，在第2代码板42的单面上同心地形成有第3信号检测轨道43和第4信号检测轨道44，所述第3信号检测轨道43是以所需的排列突设多个信号检测用遮光板43a而成的，所述第4信号检测轨道44是以所需的排列突设多个信号检测用遮光板44a而成的。此外，如图7所示，在第2代码板42的背面，等间隔地突设有用来连结行星齿轮9的多个卡合突起部45。
金属弹性部件5用不锈钢或磷青铜等弹性好的带状金属片，如图1、图2及图6所示，被成形为比导向部23稍小径的环状，在其中间部形成有用来与形成在导向部23上的卡合部26c(27c)卡合的弯折部51。这样，如果用不锈钢等金属带状体形成金属弹性部件5，则这些金属带状体弹性较高，能够形成得较薄且宽度较窄，并且具有稳定的弹性特性，因此，能够可靠地防止金属弹性部件5相对于导向部23发生错位或脱落，此外，由于对旋转体连结部33进行弹性支撑，使得导向部23的内周面和第1码轮3的旋转体连结部33的外周面的间隙在整个圆周上相等，所以能够稳定且高精度地抑制第1码轮3相对于导向部23的偏心，能够提高绝对角检测装置的动作稳定性。
电路板6形成为可收容在箱体1及盖部2的电路板收容部15内的形状，在所需的位置上开设有用来贯通被形成在箱体1上的定位突起部12b的透孔61。并且，在其表面上形成有包括用来电连接信号检测元件8的端子部及连接销10的端子部的所需的电路图形。
信号检测元件收纳件7将多个信号检测元件8以预定的排列配置，具有被划分开的用来分别安装各信号检测元件8的检测元件安装部71，被螺纹固定在电路板6上。
作为信号检测元件8，使用将发光元件和受光元件一体组装、且将这些发光元件和受光元件隔开可插入被形成在第1及第2码轮3、4上的遮光板34a、35a、43a、44a的间隔相对置配置的光电断路器(photo interrupter)。各信号检测元件8被安装在信号检测元件收纳件7上，使发光元件和受光元件夹着所需的遮光板34a、35a、43a、44a配置在其内外两侧。
行星齿轮9被形成为具有中央开口91及用来卡合突设在上述第2码轮4到背面上的卡合突起部45的卡合孔92的环状，其齿数考虑内齿轮17的齿数及第2码轮4相对于第1码轮3的减速比而设定。例如，假设内齿轮17到齿数为30，行星齿轮9的齿数为28，则可以使第2码轮4相对于第1码轮3的减速比成为1/15。
连接器10由所需数量的连接销10a和将各连接销10a以预定的排列保持的绝缘树脂制的保持部10b构成。连接销10a的一端被连接到电路板6上，另一端与在上述盖部2上开口的连接器插入孔22a相邻配置。
下面说明使用上述各构成部件的旋转检测装置的安装方法。
首先，将金属弹性部件5安装到盖部2的导向部23的内表面上。金属弹性部件5对导向部23的安装是如下这样进行的：使形成在金属弹性部件5上的弯折部51与形成在弹性部件保持部26、27上的卡合部26c、27c相卡合，将金属弹性部件5的中间部插入到弹性部件保持部26、27的凹槽26a、27a内，并且将金属弹性部件5的两端部插入到弹性部件保持部25的凹槽25a内。如上所述，由于金属弹性部件5被成形为比导向部23稍小直径的环状，所以在将其安装到导向部23上后，金属弹性部件5的没有被弹性部件保持部25、26、27保持的部分在图2用虚线所示，配置在从导向部23的内表面离开的位置上。当然，从导向部23的内表面延伸设置的金属弹性部件5设定为，能够以不妨碍第1码轮3的顺利旋转的程度对形成在第1码轮3上的圆筒状的旋转体连结部33进行保持。
此外，将行星齿轮9、第2码轮4及第1码轮3依次收容到箱体1的内表面上。此时，行星齿轮9与形成在箱体1的内表面上的内齿轮17啮合，并且突设在第2码轮4的背面上的卡合突起部45被卡合在卡合孔92内，从而与第2码轮4连结。在该状态下，卡合突起部45的外周面与卡合孔92的内周面如图7所示，总是保持着密接状态，由此将行星齿轮9的自转不松弛地传递给第2码轮4。此外，将形成在第1代码板32的背面上的行星齿轮安装部36插入到行星齿轮9的中央开口91中，使其以密接的状态与中央开口91的内周部接触。由此，第1码轮3的旋转被传递给行星齿轮9，使行星齿轮9围绕内齿轮17公转。
进而，将所需数量的信号检测元件8以预定的排列安装到形成在信号检测元件收纳件7上的各检测元件安装部71上，将安装了信号检测元件8的信号检测元件收纳件7螺纹固定在电路板6的预定位置上。此外，将连接器10连接到电路板6的预定位置上。并且，将具有信号检测元件收纳件7、信号检测元件8和连接器10的电路板6螺纹固定在箱体1的预定位置上，将所需的信号检测元件8以所需的排列分别设定在第1至第4信号检测轨道34、35、43、44的每个上。
然后，将形成在箱体1上的卡止爪13b与形成在盖部2上的卡合孔24a卡合，将箱体1与盖部2一体化。此时，如图2所示，第1码轮3的旋转体连结部33被插入到盖部2的导向部23内，第1码轮3被金属弹性部件5弹性保持。
这样组装而成的旋转检测装置在用作汽车用的舵角传感器时，将转向轴插通到旋转体连结部33内，将旋转体连结部33与转向轴一体地连结，并且利用形成在箱体1上的箱体安装凸台13a，将壳体固定在汽车的车体等定子部上。
本例的旋转检测装置由于使金属弹性部件5位于盖部2的导向部23和第1码轮3的旋转体连结部33之间，所以不论该导向部23和旋转体连结部33之间的间隙的大小如何，都能够将第1码轮3的中心轴稳固地保持在导向部23的中心位置上。此外，由于做成了由金属弹性部件5弹性支撑第1码轮3的周向的3个部位的结构，所以能够减小因温度变化而带来的旋转部件的转矩变动，能够提高旋转检测装置的动作稳定性。进而，由于使用金属弹性部件5作为弹性部件，所以能够将弹性部件做得小型、薄型且便宜，能够实现旋转检测装置的小型化、薄型化及低成本化。
另外，在上述实施方式例中，以旋转检测装置的码轮的支撑构造为例对本发明的旋转部件支撑构造进行了说明，但本发明的主旨并不仅限于此，也能够应用到其他任意的旋转体的支撑构造中。
此外，在上述实施方式例中，信号的检测系统是由遮光板与光电断路器的组合而形成的，但本发明的主旨并不仅限于此，也可以由透孔或切口等光学图形与光电断路器的组合、磁性图形与磁检测元件的组合、或者电阻体图形与集电刷的组合等而构成。
Claims (5)
1、一种旋转部件支撑构造，具有旋转部件和可旋转地支撑该旋转部件的圆筒形的导向部，其特征在于，具有金属弹性部件，该金属弹性部件被不可旋转地安装在上述导向部，周向的至少3个部位延伸到上述旋转部件和上述导向部之间的间隙内，从而可旋转地弹性支撑上述旋转部件。
2、如权利要求1所述的旋转部件支撑构造，其特征在于，在上述导向部的周向的至少3个部位，设置有用来不可旋转地保持上述金属弹性部件的弹性部件保持部。
3、如权利要求1或2所述的旋转部件支撑构造，其特征在于，上述弹性部件保持部等间隔地设在上述导向部的周向上，在这些各弹性部件保持部的中间部，上述旋转部件由上述金属弹性部件可旋转地弹性支撑着。
4、如权利要求1至3中任一项所述的旋转部件支撑构造，其特征在于，上述旋转部件及上述导向部由树脂材料形成，上述金属弹性部件由不锈钢的带状体形成。
5、一种旋转检测装置，具有：壳体；码轮，被可旋转地收容在该壳体内；代码板，被安装在该码轮上；以及，信号检测元件，与该代码板协同动作，检测出对应于上述码轮的旋转状态的信号；其特征在于，在上述壳体上形成可旋转地支撑上述码轮的圆筒形的导向部，并且具有金属弹性部件，该金属弹性部件被不可旋转地安装在上述导向部，周向的至少3个部位延伸到上述码轮和上述导向部之间的间隙内，从而可旋转地弹性支撑上述码轮。
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