CN1815149A - 光学式回转角检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可提高光电传感器的位置精度、即使小型化也容易确保所希望的检测精度的光学式回转角检测装置。在装有光电传感器(光电IC(5)或光断续器(6))的电路基板(4)上穿设有使各光电传感器的端子(5c、6c)插通的多个端子插入孔(4b)，限制了规定的端子插入孔(4b)所对应的端子(例如(5c2))在编码板(1)周向的位置，由此使各光电传感器在周向被定位。另外，在被定位并固定到电路基板(4)上的托架(3)中，设有在各传感器保持孔(3a)内、沿着编码板(1)的径向相对置的基准面(3b)和突起部(3c)，通过将本体部(5a)或本体部(6a)嵌入各传感器保持孔(3a)中，使各光电传感器在径向被定位。

Description

光学式回转角检测装置
技术领域
本发明涉及一种适用于车载用方向盘转向角检测等的光学式回转角检测装置。
背景技术
以往，为了检测出车载用方向盘转向角等，已知一种光学式回转角检测装置为，采用作为光电传感器一种的光断续器(photoelectricinterrupter)来把握编码板(code板)的回转动作。这种以往的光学式回转角检测装置的结构为，沿着与方向盘连动回转的编码板的周向，设有由遮光壁和隙缝构成的隙缝列，若编码板回转，则隙缝列就在安装于电路基板上的光断续器的发光部与受光部之间通过，由此，根据从该发光部到达该受光部的光信号，可检测出编码板的回转角度或回转方向等(例如，参照专利文献1)。另外，这种光学式回转角检测装置用于汽车的变速(transmission)控制或四轮驱动车中后轮的转向控制等，最近对于小型化或高性能化的希望有所提高。
专利文献1：日本专利特开2003-287418号公报(第3-4页、图1)。
在这种光学式回转角检测装置中，为了实现小型化或高性能化，需要以较高的位置精度将光断续器等光电传感器安装于电路基板上。特别是，因沿着编码板周向的光电传感器的位置偏差与检测位置的误差直接联系，因此装置越小型化、回转角的检测精度就越容易劣化。可是，前述以往的光学式回转角检测装置由于采用将光电传感器的各端子松动地插入到电路基板的端子插入孔中、并焊接到挡圈上这种通常的安装结构，因此很难避免光电传感器在安装面内发生稍许位置偏差，所以存在着在促进装置小型化时获得所希望的检测精度逐渐变得困难的问题。
发明内容
本发明鉴于前述的以往技术的问题，其目的在于提供了一种提高光电传感器的位置精度、即使小型化也可容易地确保所希望的检测精度的光学式回转角检测装置。
为了实现上述的目的，本发明的光学式回转角检测装置的结构为，具有：光电传感器，使多根端子从由相对置的发光部和受光部构成的本体部突出；电路基板，具有插通所述各端子的多个端子插入孔且装有所述光电传感器；托架，具有嵌入所述光电传感器的所述本体部的传感器保持孔，且被定位并固定到所述电路基板上；以及可回转的编码板，使通过所述发光部与所述受光部之间的隙缝列沿着周向设置，在所述托架上设有在所述传感器保持孔内的、沿着所述编码板的径向相对置的基准面和突起部，通过在这些基准面与突起部之间压入所述本体部，所述光电传感器在所述编码板的径向被定位，并且将与所述多个端子插入孔的一部分相对应的所述端子限制在所述编码板周向的位置，由此使所述光电传感器在该周向被定位。
在如此构成的光学式回转角检测装置中，若装配时在电路基板的规定的端子插入孔中插入相对应的端子，则限制了该端子在端子插入孔中的位置，并且使光电传感器沿着编码板的周向被定位，从而在确保检测精度方面、特别是容易避免沿着重要的周向的光电传感器的位置偏差。另外，若将光电传感器的本体部压入被定位并固定到电路基板上的托架的传感器保持孔，则该光电传感器沿着编码板的径向被定位，并且成为了由托架保持该光电传感器的状态，因此装配性良好。
在上述的结构中，在沿着编码板的周向并排设置的2个所述端子插入孔中，将一个端子插入孔形成在限制相对应的所述端子朝周向单侧移动的位置，并且，将另一个端子插入孔形成在限制相对应的所述端子朝周向另一侧移动的位置，则将各自相对应的端子插入这2个端子插入孔中，由此可高精度地限定沿着周向的光电传感器的安装位置。此时，如果将2个所述端子插入孔相互的间隔设定成与插通这两个端子插入孔的2根所述端子相互的间隔大致相同，则可以最大限度地确保了两个端子插入孔的间隔而进行光电传感器定位，因此即使为端子间的间距狭小的光电传感器，也可在电路基板侧的挡圈相互间确保有相应的距离。例如，在光电传感器为从所述受光部侧列状地突出3根端子的光电IC的情况下，可将这些端子群中插通有两端的2根端子的2个所述端子插入孔的间隔设定成与该2根端子的间隔大致相同。
另外，在上述结构中，将沿着规定的所述端子插入孔的周向的内径设定成与沿着相对应的所述端子的周向的宽度尺寸大致相同，由此限制了该端子插入孔朝该端子的周向的移动，则将该端子插入孔中插入相对应的端子，由此可高精度地限定沿着周向的光电传感器的安装位置。例如，在光电传感器为从所述受光部侧列状地突出3根端子的光电IC的情况下，可将沿着这些端子群中插通有中央的端子的端子插入孔的周向的内径设定成与沿着该中央端子的周向的宽度尺寸大致相同。
通常，在光电IC的受光部侧内装增幅电路，因此，设有与晶体管的输出侧相连的输出侧端子、与接地侧相连的正侧端子和通过内装的恒压电路而设置的负侧端子共计3根端子。
发明的效果
本发明的光学式回转角检测装置，因装配时在电路基板的端子插入孔中限制了光电传感器的端子的位置，由此使该光电传感器沿着编码板的周向被定位，因此确保了检测精度，此外，特别是也容易避免沿着重要的周向的光电传感器的位置偏差。另外，将光电传感器的本体部压入被定位并固定到电路基板上的托架的传感器保持孔中，由此可使该光电传感器沿着编码板的径向被定位，并且，成为由托架保持该光电传感器的状态，因此装配性良好。从而，能够获得即使装置小型化也容易确保所希望的检测精度、且装配性良好的光学式回转角检测装置。
附图说明
图1为本发明的第1实施方式例的光学式回转角检测装置的分解立体图，
图2为该光学式回转角检测装置的局部剖视图，
图3为该光学式回转角检测装置中所具备的光电IC的放大图，
图4为示出该光电IC的安装结构的说明图，
图5为示出该光电IC的端子处于定位状态的说明图，
图6为示出该光学式回转角检测装置中所具备的电路基板一部分的说明图，
图7为将图6的一部分放大的说明图，
图8为本发明的第2实施方式例中，示出光电IC的端子处于定位状态的说明图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施方式，图1为本发明的第1实施方式例的光学式回转角检测装置的分解立体图，图2为该光学式回转角检测装置的局部剖视图，图3为该光学式回转角检测装置中所具备的光电IC的放大图，图4为示出该光电IC的安装结构的说明图，图5为示出该光电IC的端子处于定位状态的说明图，图6为示出该光学式回转角检测装置中所具备的电路基板一部分的说明图，图7为将图6的一部分放大的说明图。
图1所示的光学式回转角检测装置被装入车载用的转向装置中并用于方向盘的转向角等的检测，编码板1同与该方向盘相连的未图示的回转体设置成一体，未图示的转向轴(steering shaft)插通该编码板1的中心孔。另外，封装盒2固定在转向装置的未图示的定子部件上，托架3和电路基板4定位并固定在该封装盒2上。并且，多个光电传感器(光电IC5和光断续器6)安装在电路基板4上，通过凹槽(5b、6b)使发光部和受光部相对置的各光电传感器的本体部(5a、6a)分别被嵌入托架3的传感器保持孔3a内。
在编码板1上，由隙缝7a和遮光壁7b构成的内侧隙缝列7、和由隙缝8a和遮光壁8b构成的外侧隙缝列8分别沿着周向设置为同心圆形状。这2列隙缝列7，8具有作为绝对角检测用的格雷码(gray code)输出用的路径(track)的功能。
多个光电传感器中，光电IC5群设置在与内侧隙缝列7相对置的位置，光断续器6群设置在与外侧隙缝列8相对置的位置。即，若编码板1回转，则内侧隙缝列7就通过光电IC5的本体部5a的凹槽5b，而外侧隙缝列8通过光断续器6的本体部6a的凹槽6b。另外，各光电传感器的本体部5a、6a由平面为矩形的封装模块(mold package)构成，光电IC5从本体部5a突出5根端子5c(从发光部侧突出2根而从受光部侧突出3根)，光断续器6从本体部6a突出4根端子6c(从发光部侧突出2根而从受光部侧突出2根)。
托架3为沿着光电IC5群或光断续器群6的排列方向的圆弧板状的模制品，在该托架3上穿设有嵌入各光电传感器的本体部5a、6a用的多个传感器保持孔3a。如图1中的放大图所示，在各传感器保持孔3a中设有沿着编码板1的径向相对置的基准面3b和突起部3c，通过在这些基准面3b与突起部3c之间压入本体部5a或本体部6a，使各光电传感器(光电IC5或光断续器6)在编码板1的径向定位。即，如图3和图4所示，若在传感器保持孔3a中压入光电IC5的本体部5a(或光断续器6的本体部6a)，则突起部3c的前端就被压溃，而本体部5a(或6a)就推压基准面3b，从而光电IC5(或光断续器6)以在径向被定位的状态下由保持在托架3上。另外，在该托架3的两端部突出设置有具有嵌合孔3d的凸台(boss)3e，通过将这些凸台3e嵌入电路基板4的相对应的定位孔4a中，来使托架3相对于电路基板4定位，并且，通过将封装盒2的相对应的定位突起2a嵌入各凸台3e的嵌合孔3d中，使托架3和电路基板4就相对于封装盒2定位。
电路基板4上穿设有插通各光电传感器的端子5c、6c用的多个端子插入孔4b，并且，设有面对这些端子插入孔4b的多个挡圈4c，通过将插通端子插入孔4b的端子5c或端子6c用焊锡焊接到挡圈4c上，以将光电IC5或光断续器6安装到电路基板4上。如图5所示，从光电IC5的发光部侧突出的2根端子5c和从受光部侧列状突出的3根端子中的中央的端子5c1松动地插入相对应的端子插入孔4b中，但光电IC5的剩余的2根端子5c2插入相对应的端子插入孔4b中时，限制了朝中央端子5c1侧的移动。这是由于与2根端子5c2相对应的2处端子插入孔4b相互的间隔设定成与两个端子5c2相互的间隔大致相同的缘故，由此，在装配时光电IC5在编码板1的周向被定位，并且端子5c1用的端子插入孔4b与端子5c2用的端子插入孔4b之间可确保相应的距离。同样地，光断续器6的发光部侧或从受光部侧突出的2根端子6c松动地插入相应的端子插入孔4b中，但剩余的2根端子6c插入相应的端子插入孔4b时，朝相互接近侧或离开侧的移动被限制，从而光断续器6在编码板1的周向被定位。
另外，如图6和图7所示，形成于电路基板4多个部位的挡圈4c群中、将从光电IC5的受光部侧列状突出的3根端子5c1、5c2焊接用的3处挡圈4c1、4c2形成为细长状。即，这3根端子中、焊接有中央端子5c1的挡圈4c1形成为沿着编码板1的径向延伸的细长状。另外，焊接有两端端子5c2的2处挡圈4c2形成为将相对应的端子插入孔4b面对着一端部而朝相互离开方向延伸的细长状，该延伸方向与在浸焊(DIP半田)工序中电路基板4移动的方向相一致。
如上所述构成的光学式回转角检测装置中，由于与方向盘成一体的编码板1回转时，内侧隙缝列7通过光电IC5的凹槽5b，并且外侧隙缝列8通过光断续器6的凹槽6b，所以从光电IC5的发光部发出的光通过隙缝7a而由受光部接受，从光断续器6的发光部发出的光通过隙缝8a而由受光部接受。为此，根据从这些光电传感器的发光部到达受光部的光信号，可由搭载在电路基板4上的未图示的控制部来检测编码板1的回转角度及回转方向等。
这样，本实施方式例的光学式回转角检测装置中，若在装配时将光电IC5的2根端子5c2插入所对应的2处端子插入孔4b中，则由这两个端子插入孔4b使光电IC5沿着编码板1的周向定位，从而在确保检测精度方面、特别是容易避免沿着重要的周向的光电IC5的位置偏差。同样地，光断续器6也因将2根端子6c的位置限制于相对应的2处端子插入孔4b中，因此容易避免沿着编码板1的周向的光断续器6位置偏差。因此，该光学式回转角检测装置即使小型化也可确保所希望的检测精度。另外，若将本体部5a或本体部6a压入被定位并固定在电路基板4上的托架3的传感器保持孔3a中，则光电IC5或光断续器6沿着编码板1的径向被定位，并且，成为由托架3保持光电IC5或光断续器6的状态，从而该光学式回转角检测装置的装配性也良好。
此外，该光学式回转角检测装置中，由于在光电IC5的受光部侧突出设置的有狭小间距的3根端子中、焊接两端端子5c2用的2处挡圈4c2形成为从端子插入孔4b所面对的一端部向相互离开的方向延伸的细长状，因此，即使在这两个挡圈4c2上确保了所需要的面积，也不会接近中央的挡圈4c1。并且，由于这两个挡圈4c2的延伸方向与浸焊工序中的电路基板4的移动方向一致，因此附着到这两个挡圈4c2上的焊锡在距离中央的挡圈4c1充分远的延伸方向中央部(长度方向中央部)处为最厚，因此，不得已而临近配置的两个挡圈4c2与中央的挡圈4c1之间很难产生锡桥(半田bridge)。而且，在本实施方式例的情况下，将中央的挡圈4c1形成为沿着编码板1的径向延伸的细长状，由此中央的挡圈4c1垂直于将面对两个挡圈4c2所面对的端子插入孔4b相互连接的直线，并且，为了限制两端的端子5c2的位置，面对两个挡圈4c2的端子插入孔4b相互的间隔设定得较宽，从而在两个挡圈4c2与中央的挡圈4c1之间确保了相应的距离，由此，挡圈4c1、4c2之间产生锡桥的危险性低。因此，该光学式回转角检测装置的制造成品率良好。
图8为本发明的第2实施方式例中，示出光电IC的端子处于定位状态的说明图，与图5相对应的部分标以相同的符号，在此省略重复的说明。
在该第2实施方式例中，为了沿着编码板1的周向将光电IC5定位，将在光电IC5的受光部侧突出设置的3根端子中的中央端子5c1由小径的端子插入孔4b1来限制周向的位置，此点与前述的第1实施方式例不同。即，如图8所示，中央端子5c1所插通的端子插入孔4b1形成为稍小于其他的端子插入孔4b，该端子插入孔4b1的内径设定成与沿着编码板1的周向的端子5c1的宽度尺寸大致相同，从而在装配时将端子5c1插入端子插入孔4b1中，则光电IC5就沿着周向被定位。此时，光电IC5的本体部压入到被定位且固定在电路基板上的托架的传感器保持孔3a内，在编码板1的径向被定位，从而只沿着编码板1的周向限制了1根端子5c1的位置，能够高精度地限定光电IC5的安装位置。另外，若将这样的狭小间距的3根端子中、插通有中央端子5c1的端子插入孔4b1制成小径，则能够使面对该端子插入孔4b1的挡圈形成的宽度较窄，从而使得该挡圈与两端的焊接有端子5c2的2处挡圈之间的距离增大，使这些挡圈间很难产生锡桥。

Claims (6)

1、光学式回转角检测装置，其特征在于，
具有：光电传感器，使多根端子从本体部突出，该本体部由相对置的发光部和受光部构成；电路基板，具有插通有所述各端子的多个端子插入孔，且装有所述光电传感器；托架，具有嵌入所述光电传感器的所述本体部的传感器保持孔，且被定位并固定在所述电路基板上；以及可回转的编码板，使通过所述发光部与所述受光部之间的隙缝列沿着周向设置，
在所述托架上设有在所述传感器保持孔内的、沿着所述编码板的径向相对置的基准面和突起部，在这些基准面与突起部之间压入所述本体部，由此使所述光电传感器在所述编码板的径向被定位，并且，在所述编码板周向限制所述多个端子插入孔的一部分所对应的所述端子的位置，由此使所述光电传感器在该周向被定位。
2、按照权利要求1所述的光学式回转角检测装置，其特征在于，在沿着周向并排设置的2个所述端子插入孔中，使一个端子插入孔形成在限制所对应的所述端子朝周向单侧移动的位置，并且使另一个端子插入孔形成在限制所对应的所述端子朝周向另一侧移动的位置。
3、按照权利要求2所述的光学式回转角检测装置，其特征在于，将2个所述端子插入孔相互的间隔设定成与在这两个端子插入孔中插通的2根所述端子相互的间隔大致相同。
4、按照权利要求3所述的光学式回转角检测装置，其特征在于，所述光电传感器为从所述受光部侧列状地突出有3根端子的光电工C，将这些端子群中两端的2根端子所插通的2个所述端子插入孔的间隔设定成与该2根端子的间隔大致相同。
5、按照权利要求1所述的光学式回转角检测装置，其特征在于，将沿着规定的所述端子插入孔的周向的内径设定成与沿着所对应的所述端子的周向的宽度尺寸大致相同，由此限制了该端子插入孔朝该端子的周向的移动。
6、按照权利要求5所述的光学式回转角检测装置，其特征在于，所述光电传感器为从所述受光部侧列状地突出有3根端子的光电IC，将沿着这些端子群中中央的端子所插通的所述端子插入孔的周向的内径设定成与沿着该中央端子的周向的宽度尺寸大致相同。
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