CN203241064U - 角度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所涉及的角度检测装置，目的是提供一种能够更高精度地检测旋转角度的角度检测装置。角度检测装置具备：旋转部件，其设有极性沿周向交替且形成磁场的磁铁部；轴承，其将旋转部件支承为能够旋转；角度计算装置，其检测磁场中的不同的多个方向的磁场成分，并基于该磁场成分计算出旋转部件的旋转角度；以及螺旋弹簧，其对旋转部件施力，使得旋转部件维持相对于所述轴承的中心轴线的倾斜方向而自转，或者，与旋转角度的变化无关地维持旋转部件的自转的旋转相位与旋转部件的倾斜方向的围绕轴承的中心轴线的旋转相位之间的相位差。

Description

角度检测装置

技术领域

本发明涉及基于磁场的变化检测旋转角度的角度检测装置。

背景技术

角度检测装置例如被用作检测车辆的制动踏板或变速杆等中的操作角度的角度传感器。在专利文献1、2中公开有基于磁场的变化检测旋转角度的角度检测装置。该角度检测装置在角度检测的对象即旋转部件设有以在周向上磁性交互的方式被磁化的磁铁。并且检测旋转部件的径向和与该径向正交的方向上的磁场成分，基于伴随旋转部件的旋转而变化的各磁场成分算出旋转部件的角度。

专利文献：

专利文献1：日本特开2007-40850号公报

专利文献2：日本特开2008-292466号公报

发明内容

然而，角度检测装置的旋转部件由被固定在壳体的轴承等支承为能够旋转。并且，针对旋转部件的外径与轴承的内径考虑制造上的误差等而设有规定的尺寸差。因此，旋转部件被组装时其相对于轴承具有某种程度的间隙。这里，若旋转部件相对于轴承仅晃动间隙的量，则旋转部件所形成磁场的磁场成分就会变化。这样的话，可能会在角度检测装置检测的旋转角度上产生误差。因此，为了减小间隙考虑提高旋转部件以及轴承的尺寸精度，但担心成本的增大或组装性的降低。

本发明鉴于上述事实而做出，其目的在于提供一种能够以更高精度检测旋转角度的角度检测装置。

（1）本发明所涉及的角度检测装置具备：旋转部件，其设有极性沿周向交替且形成磁场的磁铁部；壳体，具有将所述旋转部件支承为能够旋转的轴承；角度计算单元，其检测所述磁场中的不同的多个方向的磁场成分，并基于该磁场成分计算出所述旋转部件的旋转角度；以及弹性部件，其对所述旋转部件施力，使得所述旋转部件维持相对于所述轴承的中心轴线的倾斜方向而自转，或者，与所述旋转角度的变化无关地维持所述旋转部件的自转的旋转相位与所述旋转部件的倾斜方向绕所述轴承的中心轴线的旋转相位之间的相位差。

根据上述构成所形成的角度检测装置，由于旋转部件以被弹性部件施力的状态旋转，旋转部件在各角度相对于轴承的位置固定。由此，即使在旋转部件的外径与轴承的内径设有尺寸差，并且旋转部件与轴承具有某种程度的间隙而组装，由于弹性部件的施力旋转部件与轴承的内周抵接，旋转部件能够不晃动地旋转。这样的构成中，旋转部件的旋转轴线对于轴承的中心轴线倾斜，旋转部件的磁铁部形成的磁场的磁场成分相对于两轴线一致的状态时的磁场的磁场成分有变化。然而，由于旋转部件的倾斜角度以及倾斜方向相对于旋转部件的各旋转角度成为固定的关系，因此磁场成分的变动量也固定。由此，通过考虑在角度计算单元中固定的磁场成分的变动量，并例如修正检测值,角度检测装置与以往比较能够高精度地检测旋转部件的旋转角度。

并且，弹性部件对旋转部件施力，使得旋转部件维持相对于轴承的中心轴线的倾斜方向而自转。也就是说，旋转部件无论处于哪个旋转角度其倾斜方向相对于初始状态都不会变化。因此，能够使旋转部件的磁铁形成磁场的磁场成分的变动量固定。或者，弹性部件对旋转部件施力，与旋转角度无关地维持旋转部件的自转的旋转相位与旋转部件的倾斜方向的围绕轴承的中心轴线的旋转相位之间的相位差。也就是说，旋转部件沿轴承的内周面转动使倾斜方向仅变动自转的旋转角度的量。由此，旋转部件以旋转部件的旋转轴线相对于轴承的中心轴线进行摆头运动的方式自转。此时，由于在各角度处轴承的内周面与旋转部件的外周面的抵接位置固定，因此能够使旋转部件的磁铁部形成的磁场的磁场成分的变定量固定。因此，如上所述，角度检测装置能够高精度地检测旋转部件的旋转角度。

（2）并且，所述弹性部件可以形成为：所述弹性部件的一端与所述旋转部件抵接，并且另一端与所述壳体抵接，在被限制相对于该弹性部件的一端以及另一端中的至少一方所抵接的所述旋转部件或所述壳体相对旋转的状态下，通过从所述旋转轴线朝径向分离的位置沿所述轴承的中心轴线方向对所述旋转部件施力。

根据这样的构成，弹性部件通过从旋转轴线朝径向分离的位置沿轴承的中心轴线方向对旋转部件施力，从而能够可靠地使旋转部件相对于轴承的中心轴线倾斜。由此，能够使磁场成分的变动量固定。另外，弹性部件被限制相对于其一端以及另一端中的至少一方所抵接的旋转部件或壳体相对旋转。这里，以允许弹性部件的一端相对于旋转部件相对旋转，且限制另一端相对于壳体的轴承相对旋转的状态对旋转部件施力。这样的话，弹性部件的一端一边对其抵接的旋转部件施力一边与旋转部件滑动，旋转部件伴随旋转角度的变化被弹性部件施力的位置也变化。因此，无论处于哪个旋转角度倾斜方向都是固定的，能够使磁场成分的变动量固定。

并且，以弹性部件的一端被限制相对于旋转部件相对旋转的状态对旋转部件施力。这样的话，弹性部件的一端与其抵接的旋转部件连动转动，旋转部件被弹性部件施力的位置与旋转角度的变化无关而是固定位置。因此旋转部件以旋转轴线做摆头运动的方式自转。由此，旋转部件与具有轴承的壳体抵接的位置固定，能够使磁场成分的变动量固定。因此，角度检测装置能够高精度地检测旋转部件的旋转角度。

（3）另外，可以形成为：所述弹性部件的一端与所述旋转部件抵接，并且另一端与所述壳体抵接，在被限制相对于该弹性部件的一端以及另一端中的至少一方所抵接的所述旋转部件或所述壳体相对旋转的状态下，通过朝所述轴承的中心轴线方向的一侧分离的位置沿所述轴承的径向对所述旋转部件施力。

根据这样的构成，弹性部件通过从轴承的一侧端部朝中心轴线方向的一侧分离的位置沿轴承的径向对旋转部件施力，从而能够可靠地使旋转部件相对于轴承的中心轴线倾斜。由此，能够使磁场成分的变动量固定。另外，弹性部件被限制相对于其一端以及另一端中的至少一方所抵接的旋转部件或壳体相对旋转。这里，以允许弹性部件的一端相对于旋转部件相对旋转，且限制另一端相对于壳体的轴承相对旋转的状态对旋转部件施力。这样的话，弹性部件的一端一边对其抵接的旋转部件施力一边与旋转部件滑动，旋转部件伴随旋转角度的变化被弹性部件施力的位置也变化。因此，无论处于哪个旋转角度倾斜方向都是固定的，能够使磁场成分的变动量固定。

另外，以限制弹性部件的一端相对于旋转部件相对旋转的状态对旋转部件施力。这样的话，弹性部件的一端与其抵接的旋转部件连动转动，旋转部件被弹性部件施力的位置与旋转角度的变化无关而是固定位置。因此旋转部件以旋转轴线做摆头运动的方式自转。由此，旋转部件与具有轴承的壳体抵接的位置固定，能够使磁场成分的变动量固定。因此，角度检测装置能够高精度地检测旋转部件的旋转角度。

（4）另外，可以形成为：所述弹性部件呈环状，并且包围所述旋转部件而与所述轴承同轴状地配置。

根据这样的构成，由于弹性部件包围旋转部件的至少一部分并与轴承同轴状地配置，因此，能够更加稳定地对旋转部件朝轴承的中心轴线方向施力。该弹性部件例如整体形状呈环状，且具有轴向的弹性。并且，弹性部件在轴承的中心轴线方向上蓄能并与轴承以及旋转部件一同被组装。由此，旋转部件被弹性部件施力，使得旋转部件相对于轴承倾斜，并维持倾斜方向地自转，或者一边做摆头运动一边自转。由此，能够使磁场成分的变化量固定，能够提高角度检测装置对旋转部件的旋转角度的检测精度。

（5）另外，可以构成为：所述弹性部件为螺旋弹簧，其一端固定于所述旋转部件且另一端固定于所述壳体，并且所述弹性部件使所述旋转部件旋转，以使得所述旋转部件返回到相对于所述轴承设定的初始相位。

根据这样的构成，弹性部件是呈环状的螺旋弹簧，其一端固定于旋转部件且另一端固定于具有轴承的壳体，从而，能够对旋转部件施力以使得旋转部件一边做摆头运动一边自转。该螺旋弹簧是具有周向的弹性的弹性部件，使用于使旋转部件回到相对于轴承设定的初始相位的返回用弹簧。也就是说，该螺旋弹簧伴随基于作用于旋转部件的外力的旋转部件的旋转而在周向上蓄能，若外力消失则使旋转部件返回到初始相位。这样的螺旋弹簧为了允许旋转部件相对于初始相位向顺时针以及逆时针的任意方向旋转而以相同直径被卷绕多圈，因此具有轴向的弹性。在本发明中，利用该轴向的弹性对旋转部件沿轴向施力。由此，返回用的螺旋弹簧能够兼用作沿轴向施力的弹性部件，能够不增加部件的数量而使旋转部件的磁铁部形成的磁场的磁场成分的变动量固定。由此，能够提高角度检测装置对旋转部件的旋转角度的检测精度。

（6）另外，所述磁铁部由以极性沿周向交替的方式配置的多个磁铁构成。

根据这样的构成，设于旋转部件的磁铁部通过沿周向连结预先被磁化的各个磁铁而构成，或者通过沿周向连结多个磁性材料之后进行磁化而构成。在具备这样构成的磁铁部的角度检测装置中也可以获得同样的效果。

附图说明

图1（a）是表示第一实施方式的角度检测装置的轴向的剖视图。

图1（b）是图1（a）中的螺旋弹簧的俯视图。

图2是表示角度检测装置的主要部分的立体图。

图3是表示角度检测装置的主要部分的轴正交方向上的剖视图。

图4是表示旋转部件的旋转角度与磁场强度的关系的图表。

图5是表示旋转角度与角度检测装置的运算值的关系的图表。

图6是表示旋转部件与螺旋弹簧的立体图。

图7是表示螺旋弹簧的作用的示意图。

图8（a）是表示第二实施方式的角度检测装置的轴向的剖视图。

图8（b）图8（a）中的弹簧垫圈的俯视图。

图8（c）是第二实施方式的变形方式的弹簧垫圈的俯视图。

具体实施方式

下面，参照附图对将本发明的角度检测装置具体化的实施方式进行说明。

〈第一实施方式〉

（角度检测装置1的构成）

角度检测装置1被适用于例如检测车辆的制动踏板或变速杆等中的操作角度的角度传感器。在本实施方式中，角度检测装置1如图1（a）所示主要包括壳体10、旋转部件20、角度计算装置30以及螺旋弹簧40。并且，角度检测装置1通过角度计算装置30检测伴随旋转部件20的旋转而变化的磁场成分，并计算旋转部件20相对于壳体10的旋转角度。

壳体10构成角度检测装置1的外廓并且被固定于车辆等。该壳体10如图1（a）所示具有基部11、轴承12以及侧壁部13。基部11为支承角度计算装置30的基板31的部位。轴承12固定于壳体10，通过圆筒状内表面将旋转部件20支承为能够旋转。该轴承12的中心轴线Lc为轴承12的圆筒状内表面的中心，在图1（a）的上下方向上延伸。侧壁部13是在壳体10上将基部11与轴承12的固定部分连结的部位。该侧壁部13以朝轴承12的中心轴线Lc方向凹陷的方式形成有第1弹簧固定部13a。该第1弹簧固定部13a与后述的螺旋弹簧40的第一安装部41卡定。

旋转部件20为相对于壳体10相对旋转的部件，具有环状主体21、轴部22、磁铁部23以及操作杆24。环状主体21为形成为圆筒状的轴部件，以旋转轴线Lr为中心旋转。并且，环状主体21在两端面中的靠近壳体10的轴承12侧的端面（图1（a）中的下侧端面）以从外周面向径向外侧突出的方式形成有凸缘部21a。环状主体21在该凸缘部21a的与旋转轴线Lr沿径向分离的位置形成有第二弹簧固定部21b，该第二弹簧固定部21b朝旋转轴线Lr方向凹陷。该第二弹簧固定部21b与后述的螺旋弹簧40的第二安装部42卡定。

轴部22是形成为圆柱状的轴部件，一端侧（图（1）中的上侧）的外周面与环状主体21的内周面嵌合连结。轴部22插通壳体10的轴承12的圆筒状内表面，被该轴承12支承为能够旋转。该轴部22的外径考虑制造上的误差等而设有规定的尺寸差。因此，轴部22被组装时其相对于轴承12具有某种程度的间隙。也就是说，对于在轴部22被轴承12支承为能够旋转的旋转部件20而言，旋转部件20的旋转轴线Lr能够相对于轴承12的中心轴线Lc倾斜。并且，该倾斜的最大角度基于轴承12的内径以及轴部22的外径的尺寸差等而确定。

磁铁部23在环状主体21的外周面并沿周向等间隔地被磁化。磁铁部23如图2、3所示，以N极与S极交互存在的方式被磁化，整体形状呈圆筒状。在本实施方式中，设置各极性的间隔为30度。并且，磁铁部23以表面的磁通密度大致以正弦波分布的方式被磁化，并形成极性沿周向交替存在的磁场。在本实施方式中，该磁铁部23通过将预先被磁化了的各个磁铁沿周向连结而构成。并且，磁铁部23也可以是沿周向连结多个磁性材料后磁化的构成，或者是对形成为一体的圆筒状的磁性部件的周向的各部位磁化的构成。操作杆24形成为L字形状，与轴部22的另一端侧（图1（a）中的下侧）的外周面嵌合连结。该操作杆24与例如制动踏板等操作部件连结，将与操作对应的旋转力传递到轴部22。

角度计算装置30为角度计算单元，其检测旋转部件20的磁铁部23所形成的磁场中的不同的多个方向的磁场成分，并基于上述多个磁场成分计算旋转部件20的旋转角度。角度计算装置30具有基板31、磁性传感器32、磁板33以及运算部34。基板31被固定在壳体10的基部11，由此被配置为其上表面（靠近壳体10的轴承12侧的面）相对于与轴承12的中心轴线Lc垂直的面正交。也就是说，基板31被配置为由磁铁部23形成的旋转部件20的外周面与基板31的上表面对置。

磁性传感器32为检测磁场的传感器，本实施方式中形成为孔元件。磁性传感器32在基板31的上表面（XY平面）沿与轴承12的中心轴线Lc垂直的方向（X方向）配置有一对。并且，磁性传感器32在基板31的上表面沿与轴承12的中心轴线Lc平行的方向（Y方向）配置有一对。磁板33形成为圆盘状，且配置在2组磁性传感器32的正上方。由此，2组磁性传感器32能够检测在旋转部件20与磁板33的周边所形成磁场的磁场成分。

运算部34基于由2组磁性传感器32所输出的信号分别检测磁场中的X方向以及Z方向的磁场成分（参照图4）。并且，运算部34根据X方向以及Z方向的磁场成分的比计算出磁场角度α。这里，运算部34预先将磁场角度α与旋转部件的实际的旋转角度θ之间的关系存储为直线关系的关系式（图5所示的实线）。由此，运算部34基于磁场角度α与上述关系式计算出旋转部件20的旋转角度θ。并且，角度计算装置30配置一对磁性传感器32用于检测一个方向上的磁场成分，由此根据各磁性传感器32的输出电压的差分降低干扰磁场的影响。

螺旋弹簧40如图1（a）、（b）所示是形成为环状的弹性部件，以包围旋转部件20的方式位于轴部22的外周侧，并与轴承12的中心轴线Lc呈同轴状地配置。该螺旋弹簧40在轴向端部具有第一安装部41以及第二安装部42。第一安装部41以及第二安装部42形成为从被卷绕的围绕部朝内周侧弯折，并且其端部沿轴向延伸。该第一安装部41与壳体10抵接并卡定于在壳体10的侧壁部13形成的第一弹簧固定部13a。同样，第二安装部42与旋转部件20抵接，并卡定于在旋转部件20的环状主体21的凸缘部21a形成的弹簧固定部21b。

这样，对于螺旋弹簧40，通过第一安装部41借助侧壁部13限制相对于轴承12相对旋转而被固定，通过第二安装部42限制相对于旋转部件20相对旋转而被固定。由此，以具有周向的弹性的方式卷绕多圈的螺旋弹簧40使旋转部件20旋转以使旋转部件20返回到相对于轴承12设定的初始相位。

并且，该螺旋弹簧40由于形成为在卷绕多圈的线间设有规定的间距，因而具有轴向的弹性。并且，在组装角度检测装置1时，螺旋弹簧40以沿轴向被压缩的状态配置在壳体10的侧壁部13与旋转部件20的环状主体21之间。也就是说，螺旋弹簧40以使旋转部件20返回到初始相位的方式沿周向施力，并且，在与旋转轴线Lr沿径向分离的位置（第二弹簧固定部21b与第二安装部42的卡定位置）对旋转部件20朝轴承12的中心轴线Lc方向施力。

这里，如上所述，旋转部件20的轴部22的外径被设定为比轴承12的内径小。因此，旋转部件20仅能够倾斜根据该尺寸差被允许的最大角度的量。并且，旋转部件20在第二弹簧固定部21b被螺旋弹簧40朝轴承12的中心轴线Lc方向施力。这样的话，由于该第二弹簧固定部21b与旋转轴线Lr沿径向分离，因此旋转部件20相对于轴承12倾斜。旋转部件如此倾斜时的倾斜方向成为与形成有第二弹簧固定部21b的位置的相反方向。也就是说，在图1（a）中，在第二弹簧固定部21b处于离角度计算装置30最远的位置的情况下，旋转部件20的磁铁部23倾斜为最接近角度计算装置30。

（角度检测装置1的作用）

根据由上述那样的构成所形成的角度检测装置1，若操作操作杆24则被轴承12支承的旋转部件20旋转，角度计算装置30检测伴随该旋转而变化的磁场并计算出旋转部件20的旋转角度θ。在这样的角度检测装置1中，若与轴承12具有某种程度的间隙而组装的旋转部件20相对于轴承12仅晃动间隙的量，则旋转部件20所形成磁场的磁场成分变化。磁场成分的变化根据旋转部件20的晃动方向而不同，例如，在以沿X方向平行移动的方式晃动的情况下，图4的各磁场成分以沿左右方向移动的方式变动。于是，运算部34计算出的磁场角度α变化，结果在由图5所示的实线的关系式所计算出的旋转角度θ产生误差。

并且，因个体差等原因，角度检测装置1在基于被检测出的各磁场成分而计算出的磁场角度α与输出该信号时的旋转部件20的实际旋转角度之间产生误差。因此，角度检测装置1设定修正值以使该误差尽可能减小，且修正成磁场角度α与旋转角度θ的关系为直线关系并储存在运算部34中。然而，对于由旋转部件20的晃动所产生的误差，由于晃动时旋转部件20的移动方向或倾斜角度因施加于角度检测装置的振动或加速度等而不同，因而难以修正。因此，考虑将轴承12的内径与旋转部件20的轴部22的外径之间的尺寸差设定得较小，但担忧成本的增加、组装性的降低。

对此，根据本发明的角度检测装置1，由螺旋弹簧40对旋转部件20朝轴承12的中心轴线Lc方向施力，使旋转部件20相对于轴承12倾斜。并且，该螺旋弹簧40的第二安装部42处于卡定于第二弹簧固定部21b且被限制相对于旋转部件20相对旋转的状态，由旋转部件20的旋转牵引回转。由此，螺旋弹簧40对旋转部件20施力，使得旋转部件20的自转的旋转相位与旋转部件20的在倾斜方向上绕轴承12的中心轴线Lc的旋转相位之间的相位差与旋转部件20的旋转角度θ的变化无关而维持不变。也就是说，如图6所示，通过螺旋弹簧40，旋转部件20一边使倾斜的倾斜方向仅转动旋转角度θ的变化的量的摆头运动一边自转。

由此，如图7所示，旋转部件20在以使旋转角度θ变化的方式自转的情况下，使旋转轴线Lr转动，以使轴部22的特定部位总是与轴承12的内周面抵接。这样的话，旋转部件20的旋转轴线Lr相对于旋转部件20的旋转角度θ的变化沿相同轨迹移动。由此，在旋转部件20处于规定的旋转角度θ的情况下，旋转部件20的晃动时的旋转部件20的移动方向以及倾斜角度固定。此刻，由于旋转部件20的倾斜，图4的各磁场成分以沿左右方向以及上下方向移动的方式变动。但是，由于该变动量相对于旋转部件20的旋转角度θ固定，因此从各磁场成分所计算出的磁场角度α与实际的旋转角度θ的关系描出例如图5的虚线。

这样，虽然由于轴承12与旋转部件20的间隙而对所计算出的磁场角度α造成影响，但是其变动量具有再现性。由此，角度检测装置1设定与各个旋转角度θ处的变动量对应的修正值，以磁场角度α与旋转角度θ的关系成为直线关系的方式修正后储存在运算部34中。并且，通过适当地设定螺旋弹簧40的弹力，能够允许施加于角度检测装置1的振动、加速度等的影响。

（通过角度检测装置1所取得的效果）

根据本实施方式的角度检测装置1，由于旋转部件20以被螺旋弹簧40施力的状态旋转，旋转部件20在各旋转角度上相对于轴承12的位置固定。由此，即使在旋转部件20的外径与轴承12的内径设有尺寸差并且旋转部件20以具有一定程度的间隙的方式与轴承12组装，对于旋转部件20而言，由于螺旋弹簧40的施力旋转部件20抵接于轴承12的内周，因此旋转部件20能够不晃动地旋转。

并且，由于旋转部件20的倾斜角度以及倾斜方向相对于旋转部件20的各旋转角度成为固定的关系，因此磁场成分的变动量也固定。由此，通过考虑在角度计算装置30中固定的磁场成分的变动量，并修正计算出的磁场角度α，角度检测装置1与以往相比能够高精度地检测旋转部件20的旋转角度θ。

并且，通过螺旋弹簧40在从旋转轴线Lr沿径向分离的位置对旋转部件20向轴承12的中心轴线Lc的方向施力，能够可靠地使旋转部件20相对于轴承12的中心轴线Lc倾斜。由此，能够使磁场成分的变动量固定。并且，由于螺旋弹簧40包围旋转部件20的至少一部分并与轴承12同轴状地配置，从而能够稳定地将旋转部件20朝轴承12的中心轴线Lc方向施力。

并且，角度检测装置1设有作为弹性部件的螺旋弹簧40，该螺旋弹簧40是用于使旋转部件20回到相对于轴承21设定的初始相位的返回用的弹簧。由于该螺旋弹簧40形成为在被卷绕多圈的线间设有规定的间距，因而具有轴向的弹性。角度检测装置1利用轴向的弹性对旋转部件20沿轴向施力。由此，将返回用的螺旋弹簧40兼用作沿轴向施力的弹性部件，能够不增加部件的数量而使旋转部件20的磁铁部23形成磁场的磁场成分的变动量固定。由此能够提高角度检测装置1检测旋转部件20的旋转角度θ的检测精度。

〈第一实施方式的变形方式〉

在本实施方式中，如上所述，螺旋弹簧40由于在卷绕的线间形成规定的间距因而具有轴向的弹性。并且，在组装角度检测装置1时，螺旋弹簧40以沿轴向被压缩的状态配置在壳体10的侧壁部13与旋转部件20的环状主体21之间。与此相对，例如，也可以在螺旋弹簧40的第一安装部41以及第二安装部42形成钩部，在组装角度检测装置1时，螺旋弹簧40以沿轴向被拉伸的状态配置在壳体10的侧壁部13与旋转部件20的环状主体21之间。这样的螺旋弹簧40并不需要在线间具有间距，可以是线间紧贴的闭式绕法。

根据上述构成，旋转部件20的倾斜方向成为形成有第二弹簧固定部21b的位置的方向。也就是说，在图1（a）中，在第二弹簧固定部21b处于离角度计算装置30最远的位置的情况下，旋转部件20的磁铁部23倾斜为离角度计算装置30最远。这样，虽然旋转部件20的倾斜方向相反但也获得与本实施相同的效果。

〈第二实施方式〉

参照附图对本实施方式的角度检测装置101进行说明。这里，相对于第一实施方式的角度检测装置1中弹性部件为螺旋弹簧40，本实施方式的角度检测装置101的构成主要在弹性部件为弹簧垫圈这一点上有所不同。另外，由于其他的构成与第一实施方式实质相同，因此省略详细说明。以下仅对不同点进行说明。

（角度检测装置101的构成）

角度检测装置101如图8（a）所示，主要由壳体10、旋转部件120、角度计算装置30以及弹簧垫圈140构成。该角度检测装置101利用角度计算装置30检测伴随旋转部件20的旋转而变化的磁场成分，并且计算出旋转部件120相对于壳体10的旋转角度。相对于壳体10相对旋转的旋转部件120具有环状主体21、轴部22、磁铁部23以及操作杆124。操作杆124形成为L状，并嵌合连结于轴部22的另一端侧（图8（a）中的下侧）的外周面。并且，在该操作杆124的与壳体10的侧壁部13相对的对置面，且在与轴部22的连结部的周缘沿径向形成有弹簧垫圈卡定槽124a。该弹簧垫圈卡定槽124a与下述的弹簧垫圈140的凸部141卡定。

弹簧垫圈140如图8（b）所示，是整体形状形成为环状的弹性部件。弹簧垫圈140位于轴承12的另一端（图8（a）的下侧端）与操作杆124之间，被嵌合安装于旋转部件120的轴部22。并且，弹簧垫圈140在相对于中心与切口相反的位置的外周缘形成朝径向外侧突出的凸部141。并且，凸部141卡定于在旋转部件20的操作杆124形成的弹簧垫圈卡定槽124a。由此，弹簧垫圈140的外周缘的一部分相对于旋转部件120的相对旋转被限制。也就是说，弹簧垫圈140伴随旋转部件120的旋转而连动旋转并相对于轴承12相对旋转。

并且，弹簧垫圈140将形成切口的两端扭转而具有轴向的弹性。并且，在组装角度检测装置101时弹簧垫圈140以沿轴向被压缩的状态配置在壳体10的侧壁部13与旋转部件120的操作杆124之间。也就是说，弹簧垫圈140对旋转部件120朝轴承12的中心轴线Lc方向施力。并且，该状态下，弹簧垫圈140的一侧端部与轴承12的端面抵接，另一侧端部与操作杆124抵接。此另一侧端部与操作杆124的抵接位置为从旋转部件120的旋转轴线Lr沿径向分离的位置。

这里，旋转部件120的轴部22的外径被设定为比轴承12的内径小。因此，旋转部件120能够仅倾斜根据该尺寸差而被允许的最大角度的量。并且，旋转部件120由于弹簧垫圈140的施力而相对于轴承12倾斜。旋转部件120倾斜时的倾斜方向为与形成有弹簧垫圈卡定槽124a的位置的相反方向。也就是说，在图8（a）中，在弹簧垫圈卡定槽124a处于离角度计算装置30最远的位置的情况下，旋转部件120的磁铁部23倾斜为最接近角度计算装置30。并且，在本实施方式的角度检测装置101中，在需要使旋转部件120相对于轴承12返回初始相位的情况下，例如可以为设置扭簧的构成。

（角度检测装置101的作用）

根据如上所述的构成而形成的角度检测装置101，若操作操作杆124则被轴承12支承的旋转部件120旋转，角度计算装置30检测出伴随该旋转而变化的磁场并计算出旋转部件120的旋转角度θ。在这样的角度检测装置101中，若与轴承12具有某种程度的间隙而组装的旋转部件120相对于轴承12仅晃动间隙的量，则旋转部件120所形成磁场的磁场成分变化。对于由旋转部件120的晃动所产生的误差，由于施加到角度检测装置101的振动、加速度等使得晃动时的旋转部件120的移动方向、倾斜角度不同，因而难以修正。

对此，本发明的角度检测装置101利用弹簧垫圈140对旋转部件120朝轴承12的中心轴线Lc方向施力，并使旋转部件120相对于轴承12倾斜。并且，该弹簧垫圈140的凸部141处于卡定于弹簧垫圈卡定槽124a而限制相对于旋转部件120相对旋转的状态，该弹簧垫圈140的凸部141与旋转部件120的旋转连动旋转。由此，弹簧垫圈140对旋转部件120施力，使得旋转部件120的自转的旋转相位与旋转部件120的在倾斜方向上绕轴承12的中心轴线Lc的旋转相位之间的相位差，与旋转部件120的旋转角度θ的变化无关地被维持不变。也就是说，与第一实施方式的角度检测装置1中的旋转部件20相同，通过弹簧垫圈140，旋转部件120一边进行使倾斜的倾斜方向仅转动旋转角度θ的变化的量的摆头运动一边自转。对于磁场角度α的计算以及修正，因与第一实施方式实质上相同因此省略说明。

（角度检测装置101的效果）

根据本实施方式的角度检测装置101，获得与第一实施方式相同的效果。也就是说，由于旋转部件120以被弹簧垫圈140施力的状态旋转，从而旋转部件120在各旋转角度处的相对于轴承12的位置固定。由此，即使在旋转部件120的外径与轴承12的内径设有尺寸差并且旋转部件120具有一定程度的间隙地与轴承12组装，对于旋转部件120而言，由于弹簧垫圈140的施力旋转部件120抵接于轴承12的内周面，旋转部件120能够不晃动地旋转。

并且，由于旋转部件120的倾斜角度以及倾斜方向相对于旋转部件120的各旋转角度成为固定的关系，因此磁场成分的变动量也固定。由此，通过考虑在角度计算装置30中固定的磁场成分的变动量并修正计算出的磁场角度α，角度检测装置101与以往相比能够高精度地检测旋转部件120的旋转角度θ。

并且，角度检测装置101的弹性部件为弹簧垫圈140。该弹簧垫圈140通过扭转构成切口的两端部而具有轴向的弹性。角度检测装置101利用轴向的弹性对旋转部件120朝轴向施力。由此，能够将旋转部件120的磁铁部23形成的磁场的磁场成分的变动量保持固定。由此能够提高角度检测装置101检测旋转部件120的旋转角度θ的检测精度。并且，由于弹性部件为弹簧垫圈140，能够在有限的空间内有效地使旋转部件120倾斜。

〈第二实施方式的变形方式〉

在本实施方式中，弹簧垫圈140的在外周缘以朝径向外侧突出的方式形成的凸部141卡定于旋转部件120的弹簧垫圈卡定槽124a。与此相对，如图8（c）所示也可以在外周缘以朝径向内侧凹陷的方式形成凹部142。在该情况下，在旋转部件120的操作杆124的与壳体10的侧壁部13相对的对置面，且在与轴部22的连结部的周缘沿径向形成与弹簧垫圈140的凹部142卡定的突条。由此，弹簧垫圈140处于被限制相对于旋转部件120相对旋转的状态，并且与旋转部件120的旋转连动旋转。在这样的构成也获得同样的效果。

〈其他〉

以上，例示角度检测装置1、101对本发明进行了说明。并且，在第一、第二实施方式中，作为弹性部件的螺旋弹簧40以及弹簧垫圈140均被限制相对于旋转部件20、120相对旋转，并且与旋转部件20、120的旋转连动旋转。与此相对，弹性部件也可以为如下构成，即：弹性部件在一端被允许相对于旋转部件20、120相对旋转而另一端被限制相对于具有轴承12的壳体10相对旋转的状态，对旋转部件20、120朝轴承12的中心轴线Lc方向施力。

具体地说，在第一实施方式的角度检测装置1中，不使螺旋弹簧40的第二安装部42卡定于旋转部件20的环状主体21的凸缘部21a，而是使该第二安装部42抵接于凸缘部21a。由此，螺旋弹簧40的一端一边对旋转部件20施力一边相对于旋转部件20的旋转而滑动。于是，伴随旋转部件20的旋转角度的变化，旋转部件20的被螺旋弹簧40施力的位置也变化。因此，无论处于哪个旋转角度旋转部件20的倾斜方向都是固定的。

并且，在第二实施方式的角度检测装置101中，将与弹簧垫圈140的凸部141或凹部142卡定的旋转部件120的弹簧垫圈卡定槽124a或突条，设置于例如壳体10的轴承12的端面、侧壁部13。由此，该弹簧垫圈140的一端一边对旋转部件120施力一边相对于旋转部件120的旋转而滑动。由此，无论处于哪个旋转角度旋转部件120的倾斜方向都是固定的。由此，在第一、第二实施方式的角度检测装置1、101中，无论处于哪个旋转角度旋转部件20、120的倾斜方向都是固定的，能够使磁场成分的变动量固定。由此，角度检测装置1、101能够高精度地检测旋转部件20、120的旋转角度θ。

并且，在第一、第二实施方式中，作为弹性部件的螺旋弹簧40以及弹簧垫圈140均对旋转部件20、120朝轴承12的中心轴线Lc方向施力。与此相对，弹性部件也可以为如下构成：通过从轴承12的一侧端部在中心轴线Lc方向的一侧分离的位置，沿轴承12的径向对旋转部件20、120施力。也就是说，弹性部件对例如旋转部件20、120的轴部22的从轴承12的端部分离的位置施力。该一侧端部可以是轴承12的接近旋转部件20的环状主体21的一侧的端部（图1（a）、图8（a）的上侧端部），也可以是与其相反一侧的端部。

由此，能够可靠地使旋转部件20相对于轴承12的中心轴线Lc倾斜。从而，能够使磁场成分的变动量固定。并且，能够构成为弹性部件被限制相对于轴承12以及旋转部件20、120的任意一方相对旋转。由此，在弹性部件卡定于具有轴承12的壳体10的情况下，旋转部件20、120维持倾斜方向并自转，在弹性部件卡定于旋转部件20、120的情况下，旋转部件20、120以旋转轴线Lr进行摆头运动的方式自转。在这样的构成中也同样，旋转部件20、120的倾斜方向相对于各旋转角度成为固定的关系，因此能够使磁场成分的变动量固定。因此，角度检测装置1、101能够提高对旋转部件20、120的旋转角度θ的检测精度。

另外，在第一、第二实施方式中，作为角度计算单元的角度计算装置30检测作为不同的多个方向的X方向以及Z方向的磁场成分。与此相对，检测磁场成分的不同的多个方向例如可以是第一实施方式中的X方向以及Y方向。在该情况下，角度计算装置30的基板31可以配置为其垂直方向与轴承12的中心轴线Lc平行。这样，只要是被轴承支承的旋转部件所形成的磁场根据旋转角度θ而变化，并且基于该磁场的磁场成分计算出旋转角度θ的装置，就那个应用本发明，并获得与例示的第一、第二实施方式相同的效果。

符号说明

1、101：角度检测装置；10：壳体；11：基部；12：轴承；13：侧壁部；13a：第一弹簧固定部；20、120：旋转部件；21：环状主体；21a：凸缘部；21b：第二弹簧固定部；22：轴部；23：磁铁部；24、124：操作杆；124a：弹簧垫圈卡定槽；30：角度计算装置（角度计算单元）；31：基板；32：磁性传感器；33：磁板；34：运算部；40：螺旋弹簧（弹性部件）；41：第一安装部；42：第二安装部；140：弹簧垫圈（弹性部件）；141：凸部；142：凹部；Lc：中心轴线；Lr：旋转轴线；α：磁场角度；θ：旋转角度。

Claims (6)

1.一种角度检测装置，其特征在于，具备：

旋转部件，其设有极性沿周向交替且形成磁场的磁铁部；

壳体，具有将所述旋转部件支承为能够旋转的轴承；

角度计算单元，其检测出所述磁场中的不同的多个方向的磁场成分，并基于该磁场成分计算出所述旋转部件的旋转角度；以及

弹性部件，其对所述旋转部件施力，使得所述旋转部件维持相对于所述轴承的中心轴线的倾斜方向而自转，或者，与所述旋转角度的变化无关地维持所述旋转部件的自转的旋转相位与所述旋转部件的倾斜方向绕所述轴承的中心轴线的旋转相位之间的相位差。

2.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，

所述弹性部件的一端与所述旋转部件抵接，并且另一端与所述壳体抵接，

所述弹性部件在被限制相对于该弹性部件的一端以及另一端中的至少一方所抵接的所述旋转部件或所述壳体相对旋转的状态下，通过从所述旋转轴线朝径向分离的位置沿所述轴承的中心轴线方向对所述旋转部件施力。

3.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，

所述弹性部件的一端与所述旋转部件抵接，并且另一端与所述壳体抵接，

所述弹性部件在被限制相对于该弹性部件的一端以及另一端中的至少一方所抵接的所述旋转部件或所述壳体相对旋转的状态下，通过朝所述轴承的中心轴线方向的一侧分离的位置沿所述轴承的径向对所述旋转部件施力。

4.根据权利要求2所述的角度检测装置，其特征在于，

所述弹性部件呈环状，并且包围所述旋转部件而与所述轴承同轴状地配置。

5.根据权利要求4所述的角度检测装置，其特征在于，

所述弹性部件为螺旋弹簧，其一端固定于所述旋转部件且另一端固定于所述壳体，并且所述弹性部件使所述旋转部件旋转，以使得所述旋转部件返回到相对于所述轴承设定的初始相位。

6.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，

所述磁铁部由以极性沿周向交替的方式配置的多个磁铁构成。

Images