JP2000155025A - 回転型センサ - Google Patents

回転型センサ

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JP2000155025A
JP2000155025A JP10328462A JP32846298A JP2000155025A JP 2000155025 A JP2000155025 A JP 2000155025A JP 10328462 A JP10328462 A JP 10328462A JP 32846298 A JP32846298 A JP 32846298A JP 2000155025 A JP2000155025 A JP 2000155025A
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rotary sensor
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健二 山崎
Toshio Ogawa
敏生 小川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 精確な回転状態の検出ができる、動作信頼性
の高い回転型センサを提供する。 【解決手段】 検出される側の回転部分と共に回転する
回転体４と、その回転体４を回転可能に保持する第１の
保持部材５と、その第１の保持部材５に固定されて前記
回転体４の回転状態を検出する検出部材６を備え、前記
第１の保持部材５が、前記回転体４の回転軸方向と直交
するＸ方向と、前記回転体４の回転軸方向と直交しかつ
前記Ｘ方向と直交するＹ方向の両方向に移動可能に保持
されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばスロットル
弁に接続されて、その弁の開度を検出するスロットルポ
ジションセンサなどの回転型センサに係り、特にセンサ
の回転軸に対する弁の回転部分の相対的な偏心に対応で
きる回転型センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２３は、従来のこの種の回転型センサ
の一例を示す概略構成図である。同図に示すように被検
出側の回転体５１に軸５２が連結され、軸５２は軸受け
５３の一個所で回転可能に支持され、軸５２の先端部に
は着磁されたコード板５４が一体に連結されている。コ
ード板５４の外周部近傍に磁気検出素子５５が配置さ
れ、これは図示しないケーシングに支持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの従来の回
転型センサは、軸５２の支持が所謂一点支持の構造とな
っており、その軸５２は自由に回転できるように多少の
ガタをもって軸受け５３に保持されている。そのため回
転体５１が軸５２に対し中心軸がずれた状態で取り付け
られる、あるいは回転体５１自体が偏心して回転した場
合、前記回転体５１の回転にともない軸５２を介してコ
ード板５４が回転すると、コード板５４が偏心した状態
で回転するので、磁気検出素子５５との間隔Ｇが大きく
変化し、そのため磁気式ＶＲにおいてリニアな出力が得
られないという欠点を有している。
【０００４】これを解消するため軸５２を２点支持すれ
ば軸５２と軸受け５３のクリアランス程度に、コード板
５４と磁気検出素子５５の相対的な位置関係を保つこと
ができるが、取り付け等の寸法精度を高めないとセンタ
ーずれで作動力が重くなってしまい、細かな回転状態の
検出ができない。また軸５２の偏心により２点支持部が
磨耗し、寿命を劣化させるという欠点を有している。
【０００５】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、精確な回転状態の検出ができる、動作信頼
性の高い回転型センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、例えばスロットル弁などの検出される側
の回転部分と共に回転する例えば外周面に着磁部を有す
る回転体と、その回転体を回転可能に保持する第１の保
持部材と、その第１の保持部材に固定されて、前記回転
体の回転状態を検出する例えばホールＩＣを有する検出
部材を備え、前記第１の保持部材が、前記回転体の回転
軸方向と直交するＸ方向と、前記回転体の回転軸方向と
直交しかつ前記Ｘ方向と直交するＹ方向の両方向に移動
可能に保持されたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は前述のように、回転体と
それの回転状態を検出する検出部材が共に第１の保持部
材に保持され、回転体と検出部材はＸ方向ならびにＹ方
向に一緒に移動可能であるから、前記回転部分が偏心し
ても回転体と検出部材は一緒に回転部分の偏心に追随で
き、回転体と検出部材の間隔は常に一定であり、従って
回転部分の偏心による出力の変動がない。
【０００８】またこのようなことから、軸を２点支持す
る必要がないため、作動力が重くなることがなく、精確
な回転状態の検出ができ、動作信頼性の高い回転型セン
サが提供できる。
【０００９】以下、本発明の実施の形態に係る回転型セ
ンサを図とともに説明する。図１はこの実施の形態に係
る回転型センサの概略形状を示す分解斜視図、図２は回
転型センサの正面断面図、図３は図２の３−３線上の断
面図、図４は図２の４−４線上の断面図である。
【００１０】これらの図において１はハウジング、２は
プリント配線基板で図２および図３に示すようにハウジ
ング１内に設置され、ハウジング１に取り付けられてい
る複数本の端子３に接続される。４はほぼ円筒状をした
回転体、５はほぼ枠形をした第１の保持部材、６はホー
ルＩＣからなる３個の検出部材で第１の保持部材５に固
定される。７はほぼＴ字型をしたフレキシブルプリント
配線基板で、前述の３個の検出部材６が半田付けされて
プリント配線基板２に接続している。８は第２の保持部
材、９はほぼ板状をしたカバーである。
【００１１】図５、図６ならびに図７はハウジング１の
正面図、縦断面図ならびに横断面図である。これらの図
に示すようにハウジング１はほぼ箱型をした合成樹脂の
成形体からなり、内側に収納凹部１０が形成され、その
収納凹部１０の底部に相当する位置に貫通穴１１が開設
されている。収納凹部１０の上部と下部にＸ方向に平行
に延びたガイド段部１２が設けられ、このガイド段部１
２により第２の保持部材８をＸ方向に移動可能に保持し
て第３の保持部材を構成している。
【００１２】図８、図９ならびに図１０は回転体４の正
面図、縦断面図ならびに側面図である。また図１１、図
１２ならびに図１３はその回転体４に用いるコア保持体
１３の正面図、縦断面図ならびに側面図である。
【００１３】回転体４は、コア保持体１３と、それに保
持されるコアリング１４と磁気シールドリング１５と、
コアリング１４をコア保持体１３に保持するコアリング
保持部材１６とから構成されている。コア保持体１３は
ほぼ筒型をした合成樹脂の成形体からなり、検出される
側の回転体である回転軸１７（例えばスロットル弁に接
続された金属製の回転軸 図１、図９参照）が嵌入され
る非円形の係合穴１８が内側に形成されている。
【００１４】コア保持体１３の筒状部１９に、磁気シー
ルドリング１５とコアリング１４とコアリング保持部材
１６が順次外嵌される。なおこの際、コア保持体１３の
鍔部に設けた凹部１３ａとコアリング１４に設けた凸部
１４ａが凹凸係合して回転方向の位置が定まる。また筒
状部１９の外周面には円環状の係止溝２０が形成され、
コアリング保持部材１６の内周面にその係止溝２０に挿
入される突出部１６ａが設けられ、この係止溝２０と突
出部１６ａの係合でコアリング１４はコア保持体１３と
コアリング保持部材１６に挟持されて一体に回転する。
コアリング１４は例えばプラスチックマグネットから構
成され、図示していないがコアリング１４の外周面に係
合孔と所定の位置関係となる様にＮ，Ｓの着磁がなされ
ている。なお前記磁気シールドリング１５は、鉄等の磁
性材料からなる回転軸がコアリング１４の磁束分布に影
響を与えて、回転軸の有無（回転軸無しの状態で基準値
を決めるため）、形状により出力が変わってしまい基準
の値が得られないことを防止するために設けられる。
【００１５】図１４は第１の保持体５の正面断面図、図
１５は図１４の１５−１５線上の断面図、図１６は図１
４の１６−１６線上の断面図、図１７ならびに図１８は
第１の保持体５の側面図ならびに底面図である。
【００１６】第１の保持体５は合成樹脂の成形体からな
りほぼ四角形の枠部２１を有し、図１４に示すように正
面の中央部に回転体４の大部分を収納する収納部２２が
設けられている。枠部２１の三辺には素子固定部２３が
凹設され、連続して溝部２３ａが設けられ、検出部材６
の端子がガイドされ、素子固定部２３の収納部２２と対
向する位置に小孔２４が形成されている。図２に示すよ
うに各検出部材６は収納部２２内に完全に埋設される。
またその下面には突起２１ａが設けられ、フレキシブル
プリント基板７が嵌合され、両者が一体化されており、
保持体５の移動に伴って検出部材６の半田付け部にスト
レスが加わらないようにしている。
【００１７】前記収納部２２の前側から回転体４を挿入
する際は、若干圧入ぎみに挿入されるようにしてある
が、３個所の素子固定部２３と凹所５ａの当接する４個
所が均等に撓み、Ｘ方向およびＹ方向にセンターずれす
ることなく、又ガタなく支持され、軸線方向について
は、回転体４のコアリング保持部材１６にリング状に突
設された係止爪２５（図９ないし図１０参照）が、図３
ならびに図４に示すように第２の保持体８に当接し、コ
ア保持体１３にリング状に突設された突起１３ｂがカバ
ー９に当接しガタなく、スムーズの回転可能に支持され
る。図２に示すようにこの支持状態で、各検出部材６は
コアリング１４の着磁部に小孔２４を介して対向し近接
して配置されている。
【００１８】図１９は第２の保持体８の正面図、図２０
は図１９の２０−２０線上の断面図、図２１は図１９の
２１−２１線上の断面図、図２２は第２の保持体８の側
面図である。
【００１９】第２の保持体８は合成樹脂の成形体からな
り、正面形状が四角形をしており中央部に貫通穴２６が
形成され、左右両側から後方へ延びたガイド壁２７，２
７が設けられている。図４ならびに図１９，図２１に示
すように、左右両側のガイド壁２７，２７の間に第１の
保持体５が若干圧入ぎみに保持されるが、基部に対向す
る面は開放されており、撓むことが可能であり、Ｘ方向
にガタなく上下動可能、すなわち図２でＹ方向に移動可
能に保持されている。
【００２０】また四隅には貫通穴２６を形成した基部と
ガイド壁２７にかかるようＬ字状の穴８ａが設けられ、
Ｙ方向に若干撓むことが可能であり、ガイド段部１２間
にガタなく挟持され、基部の裏面にはＸ方向に沿った凸
部８ｂが形成されて、Ｙ方向にガタなく、Ｘ方向にスム
ーズに移動可能である。
【００２１】図１に示すようにカバー９の所定位置に貫
通穴２９が形成されている。そして図１で点線の矢印で
示すように回転体４は第１の保持体５に回転可能に保持
され、その第１の保持体５は第２の保持体８に回転体４
の回転軸方向と直交するＹ方向へのみ移動可能に保持さ
れ、その第２の保持体８はハウジング１（第３の保持
体）に回転体４の回転軸方向と直交するＸ方向へのみ移
動可能に保持されて、ハウジング１の側面の突起１ａに
カバー９のスナップ足９ａが係合して保持され、ハウジ
ング１の開口部がカバー９で覆われる。
【００２２】組み立てが完了した状態では図４に示すよ
うにコア保持体１３（筒状部１９）の前後両端部は、ハ
ウジング１の貫通穴１１、第２の保持体８の貫通穴２
６、カバー９の貫通穴２９に遊嵌されて、ハウジング１
ならびにカバー９から外側に臨んでいる。
【００２３】そしてこのコア保持体１３の係合穴１８に
回転軸１７が挿入・係合され、回転軸１７と共に回転体
４も一緒に回転するが、第１の保持体５は第２の保持体
８とハウジング１（第３の保持体）により回転止めされ
ている。回転軸１７の回転状態は、回転体４（コアリン
グ１４）を介して複数個の検出部材（ホールＩＣ）によ
り磁気式ＶＲで検出・出力される。
【００２４】第１の保持体として円筒形のものを用いる
ことも可能であるが、前記実施の形態のように第１の保
持体の外形を四角形状にすれば、第２の保持体と接する
部分が４個所なので寸法精度が出易くガタなく安定に保
持できる。
【００２５】前記実施の形態ではハウジングが第３の保
持体を兼ねたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えばカバーなど他の固定状態にあるセンサの外装
部材を第３の保持体とすることもできる。
【００２６】前記実施の形態では回転体に着磁部を設
け、検出部材にホールＩＣを使用して回転状態を磁気的
に検出したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば回転体に反射率の高い部分と低い部分を設
け、検出部材に発光素子と受光素子を設けて、回転状態
を光学的に検出することもできる。
【００２７】前記実施の形態では検出部材と端子の間を
フレキシブルプリント配線基板を使用したが、本発明は
これに限定されるものではなく、例えば被覆信号線など
の他のフレキシブルな接続線を用いることもできる。
【００２８】本発明に係る回転型センサはスロットルポ
ジションセンサのみならず、エンコーダなど他の用途の
回転型センサにも適用可能であり、また本発明の構成は
例えば可変抵抗器や接触式センサなどにも適用可能であ
る。
【００２９】
【発明の効果】請求項１ならびに請求項２記載の本発明
は前述のように、回転体とそれの回転状態を検出する検
出部材が共に第１の保持部材に保持され、回転体と検出
部材はＸ方向ならびにＹ方向に一緒に移動可能であるか
ら、前記回転部分が偏心しても回転体と検出部材は一緒
に回転部分の偏心に追随でき、回転体と検出部材の間隔
は常に一定であり、従って回転部分の偏心による出力の
変動がない。
【００３０】またこのようなことから、軸を２点支持す
る必要がないため、作動力が重くなることがなく、精確
な回転状態の検出ができ、動作信頼性の高い回転型セン
サが提供できる。
【００３１】請求項３記載のように、第１の保持部材と
第３の保持部材が共に合成樹脂の成形体で構成し、第２
の保持部材を金属で構成すれば、摩擦抵抗が低く、Ｘ方
向ならびにＹ方向の移動がスムーズで、さらに精確な回
転状態の検出ができる。
【００３２】請求項４記載のように、第１の保持部材の
Ｙ方向への移動を許容してＸ方向への移動を阻止するＹ
方向ガイド手段を第２の保持部材に設け、第２の保持部
材のＸ方向への移動を許容してＹ方向への移動を阻止す
るＸ方向ガイド手段を第３の保持部材に設けたことによ
り、Ｘ方向とＹ方向の移動が明確に分かれ、回転部分の
偏心に的確に対応することができる。
【００３３】請求項５記載のように、第３の保持部材が
固定状態にあるセンサの外装部材で構成することによ
り、特別に第３の保持部材を設ける必要がなく、部品点
数の削減と小型化、軽量化が図れる。
【００３４】請求項６記載のように、第３の保持部材に
端子が設けられ、その端子と検出部材の間がフレキシブ
ルな接続線で接続されていることにより、第１の保持部
材の移動が支障なく行なわれ、精確な回転状態の検出が
できる。
【００３５】請求項７記載のように、第１の保持部材に
凹状の収納部が形成され、その収納部内に検出部材を挿
入固定することにより、検出部材が前記回転体に近接配
置されるから、精確な回転状態の検出ができるととも
に、検出部材が第１の保持部材から実質的に出張らず第
１の保持部材の移動に支障を及ぼすことがない。
【００３６】請求項８記載のように、第１の保持部材が
ほぼ四角形の枠形形状をして、その第１の保持部材が第
２の保持部材上を摺動するように構成すれば、第１の保
持部材の移動が安定する。
【００３７】請求項９記載のように、回転体が外周面に
着磁部を有し、検出部材が磁気検出素子であると、検出
の信頼性が高く、検出部の構成が簡単で安価である。
【００３８】請求項１０記載のように、検出される側の
回転部分がスロットル弁であることにより、精確な回転
状態の検出ができる、動作信頼性の高いスロットルポジ
ションセンサが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転型センサの概略
形状を示す分解斜視図である。
【図２】その回転型センサの正面断面図である。
【図３】図２の３−３線上の断面図である。
【図４】図２の４−４線上の断面図である。
【図５】その回転型センサに用いるハウジングの正面図
である。
【図６】そのハウジングの縦断面図である。
【図７】そのハウジングの横断面図である。
【図８】その回転型センサに用いる回転体の正面図であ
る。
【図９】その回転体の縦断面図である。
【図１０】その回転体の側面図である。
【図１１】その回転型センサに用いるコア保持体の正面
図である。
【図１２】そのコア保持体の縦断面図である。
【図１３】そのコア保持体の側面図である。
【図１４】その回転型センサに用いる第１の保持体の正
面断面図である。
【図１５】図１４の１５−１５線上の断面図である。
【図１６】図１４の１６−１６線上の断面図である。
【図１７】その第１の保持体の側面図である。
【図１８】その第１の保持体の底面図である。
【図１９】その回転型センサに用いる第２の保持体の正
面図である。
【図２０】図１９の２０−２０線上の断面図である。
【図２１】図１９の２１−２１線上の断面図である。
【図２２】その第２の保持体の側面図である。
【図２３】従来の回転型センサの概略構成図である。
【符号の説明】
１ ハウジング ４ 回転体 ５ 第１の保持部材 ６ 検出部材 ７ フレキシブルプリント配線基板 ８ 第２の保持部材 ９ カバー １０ 収納凹部 １２ ガイド段部 １３ コア保持体 １４ コアリング １５ 磁気シールドリング １６ 板バネ １７ 回転軸 １８ 係合穴 １９ 筒状部 ２０ 係止溝 ２１ 枠部 ２２ 収納部 ２３ 素子固定部 ２５ 係止爪 ２６ 貫通穴 ２７ ガイド壁 ２８ 凹部 ２９ 貫通穴 Ｘ，Ｙ 移動方向
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA35 BA06 CA21 CA40 DA05 DD04 EA03 GA52 GA68 KA02 KA04 2F069 AA83 BB40 DD12 EE11 EE26 GG04 GG06 GG07 HH13 HH15 MM01 2F077 AA47 JJ01 JJ08 NN04 PP12 QQ01 VV02 2F103 CA03 DA01

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 検出される側の回転部分と共に回転する
    回転体と、 その回転体を回転可能に保持する第１の保持部材と、 その第１の保持部材に固定されて、前記回転体の回転状
    態を検出する検出部材を備え、 前記第１の保持部材が、前記回転体の回転軸方向と直交
    するＸ方向と、前記回転体の回転軸方向と直交しかつ前
    記Ｘ方向と直交するＹ方向の両方向に移動可能に保持さ
    れたことを特徴とする回転型センサ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載において、前記第１の保持
    部材を保持する第２の保持部材と、その第２の保持部材
    を保持する第３の保持部材を有し、 前記第１の保持部材が、前記第２の保持部材にＹ方向へ
    移動可能に保持され、 前記第２の保持部材が、前記第３の保持部材にＸ方向へ
    移動可能に保持されたことを特徴とする回転型センサ。
  3. 【請求項３】 請求項２記載において、前記第１の保持
    部材と第３の保持部材を共に合成樹脂の成形体で構成
    し、前記第２の保持部材を金属で形成したことを特徴と
    する回転型センサ。
  4. 【請求項４】 請求項２または３記載において、前記第
    １の保持部材のＹ方向への移動を許容してＸ方向への移
    動を阻止するＹ方向ガイド手段を前記第２の保持部材に
    設け、 前記第２の保持部材のＸ方向への移動を許容してＹ方向
    への移動を阻止するＸ方向ガイド手段を前記第３の保持
    部材に設けたことを特徴とする回転型センサ。
  5. 【請求項５】 請求項２記載において、前記第３の保持
    部材が固定状態にあるセンサの外装部材で構成されてい
    ることを特徴とする回転型センサ。
  6. 【請求項６】 請求項１または５記載において、前記第
    ３の保持部材に端子が設けられ、その端子と前記検出部
    材の間がフレキシブルな接続線で接続されていることを
    特徴とする回転型センサ。
  7. 【請求項７】 請求項１記載において、前記第１の保持
    部材に凹状の収納部が形成され、その収納部内に検出部
    材を挿入固定することにより、検出部材が前記回転体に
    近接配置されることを特徴とする回転型センサ。
  8. 【請求項８】 請求項２記載において、前記第１の保持
    部材がほぼ四角形の枠形形状をしており、その第１の保
    持部材が前記第２の保持部材上を摺動するように構成さ
    れていることを特徴とする回転型センサ。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし８記載のいずれかにおい
    て、前記回転体が外周面に着磁部を有し、前記検出部材
    が磁気検出素子であることを特徴とする回転型センサ。
  10. 【請求項１０】 請求項１ないし８記載のいずれかにお
    いて、前記検出される側の回転部分がスロットル弁であ
    ることを特徴とする回転型センサ。
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