JP2004191163A - 回転角度検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車のステアリング等の回転角度検出に用いられる回転角度検出装置に関し、検出精度の高いものを提供することを目的とする。
【解決手段】検出体２１の上面に軸部２２周囲を窪ませた凹部２１Ｃを設けると共に、上カバー２５の軸支部２５Ｂを凹部２１Ｃに延出させて回転角度検出装置を構成することによって、検出体２１の軸部２２が長いスパンで軸支部２５Ｂに軸支され、貫通穴２５Ａと軸部２２による回転時のがたやそのがたつきによる検出体２１先端の磁石３の回転ぶれが小さくなるため、検出手段によって誤差の少ない検出信号が検出され、高い検出精度のものを得ることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】検出体２１の上面に軸部２２周囲を窪ませた凹部２１Ｃを設けると共に、上カバー２５の軸支部２５Ｂを凹部２１Ｃに延出させて回転角度検出装置を構成することによって、検出体２１の軸部２２が長いスパンで軸支部２５Ｂに軸支され、貫通穴２５Ａと軸部２２による回転時のがたやそのがたつきによる検出体２１先端の磁石３の回転ぶれが小さくなるため、検出手段によって誤差の少ない検出信号が検出され、高い検出精度のものを得ることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のステアリング等の回転角度検出に用いられる回転角度検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の高機能化が進む中、各種制御のため様々な回転角度検出装置を用いてステアリングの回転角度を検出するものが増えている。
【０００３】
このような従来の回転角度検出装置について、図５を用いて説明する。
【０００４】
図５は従来の回転角度検出装置の断面図であり、同図において、１は外周に平歯車部１Ａが形成された回転体で、中央部には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する係合部１Ｂが設けられている。
【０００５】
そして、２は上面が略平面で絶縁樹脂製の検出体で、この外周の平歯車部２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、検出体２の中央下面には円柱状の突出部２Ｂが設けられ、この突出部２Ｂの先端には磁石３がインサート成形等により装着されている。
【０００６】
また、４は円柱状で金属製の軸部で、検出体２の回転軸となる中心にインサート成形等により固定され上方に突出している。
【０００７】
なお、軸部４と磁石３の各軸心は検出体２の軸心とほぼ同一軸線上に位置するように配置されている。
【０００８】
そして、５は検出体２下面にほぼ平行に配置された配線基板で、両面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、検出体２との対向面には磁気検出素子６が装着され、この対向した磁石３と磁気検出素子６によって検出手段７が形成されている。
【０００９】
また、８はリード線９により配線基板５に接続された配線基板で、配線基板８にはマイコン等の電子部品によって制御手段１０が形成され、この制御手段１０はコネクタ（図示せず）等を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続されている。
【００１０】
さらに、１１は絶縁樹脂製で円筒状の支持体で、配線基板５上面に固定され、突出部２Ｂを囲うように検出体２の下面を回転可能に支持している。
【００１１】
そして、１２は絶縁樹脂製の上カバーで、この下面に検出体２の軸部４の直径よりわずかに大きい直径の貫通穴を有した軸支部１２Ａが突出して形成され、この軸支部１２Ａに検出体２の軸部４が挿通して回転可能に軸支されている。
【００１２】
また、１３は絶縁樹脂製のケース、１４は同じく絶縁樹脂製の横カバーで、これらと上カバー１２によって回転体１や配線基板５や８等が覆われ、所定の箇所に位置決めされて回転角度検出装置が構成されている。
【００１３】
以上の構成において、ステアリングを回転すると、これに伴って回転体１が回転し、この外周の平歯車部２Ａが噛合した検出体２も上カバー１２の軸支部１２Ａに軸支された軸部４を回転中心として回転する。
【００１４】
また、この検出体２の回転に伴って、検出体２中央に装着された磁石３の磁力が変化し、この磁力の変化を磁気検出素子６が検出して、略三角波形の検出信号が制御手段１０へ出力される。
【００１５】
そして、この磁気検出素子６からの検出信号の波形の数と電圧値によって、制御手段１０が回転体１の回転角度から、ステアリングの回転角度を検出するように構成されているものであった。
【００１６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００２−２０６９１０号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の回転角度検出装置においては、自動車に装着される際にその上方には他の装置や部品が配置されることから、検出体２上面から上方の上カバー１２上面までの高さが制限され、上カバー１２上面から検出体２上面の間に形成される軸支部１２Ａの長さＬ１が短くなるため、軸支部１２Ａに軸支される軸部４は回転時にがたを生じ易く、このがたつきにより検出体２下端の磁石３も回転ぶれが生じることによって、検出される回転角度に誤差が生じ易いという課題があった。
【００１９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、検出体の回転がたが少なく、精度の高い検出が可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００２１】
本発明の請求項１に記載の発明は、検出体の軸部側の面に軸部周囲を窪ませた凹部を設けると共に、この凹部内にカバーの軸支部を延出させて回転角度検出装置を構成したものであり、軸支部を長くして検出体の軸部を軸支するスパンを長くすることができるために、検出体の回転時のがたやそのがたつきによる磁石の回転ぶれが小さくなることから、検出手段によって誤差の少ない検出信号が検出され、高い検出精度の回転角度検出装置を得ることができるという作用を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。
【００２３】
なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００２４】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１はポリオキシメチレン（ＰＯＭ）やポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などの絶縁樹脂製の回転体で、外周に平歯車部１Ａが形成され、中央部には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する係合部１Ｂが設けられている。
【００２５】
そして、２１は同じく絶縁樹脂製の検出体で、この外周の平歯車部２１Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、検出体２１の中央下面に円柱状の突出部２１Ｂが設けられ、その先端には磁石３がインサート成形等により装着されている。
【００２６】
また、２２は円柱状で金属製の軸部で、検出体２１の回転軸となる中心にインサート成形等により固定され上方に突出すると共に、検出体２１上面には軸部２２の周囲を窪ませた凹部２１Ｃが設けられている。
【００２７】
なお、軸部２２と磁石３の各軸心は検出体２１の軸心とほぼ同一軸線上に位置するように配置されている。
【００２８】
そして、検出体２１との対向面には、ＡＭＲ素子（異方性磁気抵抗素子）等の磁気検出素子６が装着された配線基板５が配置され、この対向した磁石３と磁気検出素子６によって検出手段７が形成されると共に、制御手段１０を形成した配線基板８がリード線９により配線基板５に接続され、この制御手段１０がコネクタ２３を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続されている。
【００２９】
また、２４はポリオキシメチレンやポリブチレンテレフタレートなどの絶縁樹脂製で円筒状の支持体で、配線基板５上面に固定され、突出部２１Ｂを囲うように検出体２１の下面を回転可能に支持している。
【００３０】
さらに、２５は同じくポリオキシメチレンやポリブチレンテレフタレートなどの絶縁樹脂製の上カバーで、この下面に検出体２１の軸部２２の直径よりわずかに大きい直径の貫通穴２５Ａを有する軸支部２５Ｂが突出して形成され、この軸支部２５Ｂが検出体２１上面の凹部２１Ｃ内へ延出し、その先端が凹部２１Ｃ底面に当接すると共に、この軸支部２５Ｂに軸部２２が挿通して回転可能に軸支されている。
【００３１】
また、１３は絶縁樹脂製のケース、１４は同じく絶縁樹脂製の横カバーで、これらと上カバー２５によって回転体１や配線基板５や８等が覆われ、所定の箇所に位置決めされて回転角度検出装置が構成されている。
【００３２】
以上の構成において、ステアリングを回転すると、これに伴って回転体１が回転し、この外周の平歯車部１Ａが噛合した検出体２１も軸部２２を回転中心として回転する。
【００３３】
なお、この時、軸支部２５Ｂに軸支される軸部２２の長さＬ２は、図５に示した従来のものの長さＬ１に対し、軸支部２５Ｂが延出した凹部２１Ｃの深さ分、長くなると共に、軸支部２５Ｂ先端が凹部２１Ｃ底面に当接しているため、検出体２１はがたつきや回転ぶれが少なく回転するように構成されている。
【００３４】
そして、この検出体２１の回転に伴って、これらの中央に装着された磁石３も回転し、この磁力の変化を磁気検出素子６が検出して、図３の電圧波形図に示すような、漸次増加または減少する略三角波形が連続する周期性の検出信号が、制御手段１０へ出力される。
【００３５】
この時、例えば、検出体２１の歯数を、回転体１の歯数に対して１／３に設定し、磁気検出素子６が磁気の強弱のみを検知する、つまり検出体２１が１８０度回転する度に強弱を検知するものとすれば、回転体１が１回転する間に、検出体２１は３回転し、磁気検出素子６は検出体２１の１回転に対して２回強弱を検知するため、六つの略三角形の電圧波形が検出信号として連続して出力される。
【００３６】
つまり、回転体１が６０度回転する毎に、１つの略三角形の電圧波形が、検出信号として磁気検出素子６から制御手段１０へ出力される。
【００３７】
そして、制御手段１０が、先ずこの磁気検出素子６からの検出信号の波形の数を計数して回転体１の概略の回転角度を検出した後、次にその電圧値によって回転体１の正確な回転角度を検出する。
【００３８】
例えば、図４の電圧波形図に示すように、回転角度θの場合、先ず検出信号の波形の数は基準の０度から数えて２つ目であるため、６０度から１２０度の間であることを検出し、次にその電圧値ｖによって回転体１の正確な回転角度、例えば９０度であることを検出するように本発明の回転角度検出装置は構成されている。
【００３９】
このように本実施の形態によれば、検出体２１の上面に軸部２２周囲を窪ませた凹部２１Ｃを設けると共に、この凹部２１Ｃ内に上カバー２５の軸支部２５Ｂを延出させることによって、検出体２１の軸部２２が長いスパンで軸支部２５Ｂに軸支され、貫通穴２５Ａと軸部２２による回転時のがたやそのがたつきによる検出体２１先端の磁石３の回転ぶれが小さくなるため、検出手段１０によって誤差の少ない検出信号が検出され、高い検出精度の回転角度検出装置を得ることができるものである。
【００４０】
さらに、軸部２２は軸支部２５Ｂに長いスパンで軸支されることにより、回転時に貫通穴２５Ａの内周への荷重が分散され、軸部２２による貫通穴２５Ａの内周の磨耗が低減されるため長寿命のものにすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検出体の回転がたが少なく、精度の高い検出が可能な回転角度検出装置を得ることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図
【図２】同分解斜視図
【図３】同電圧波形図
【図４】同電圧波形図
【図５】従来の回転角度検出装置の断面図
【符号の説明】
１ 回転体
１Ａ，２１Ａ 平歯車部
３ 磁石
５，８ 配線基板
６ 磁気検出素子
７ 検出手段
９ リード線
１０ 制御手段
１３ ケース
１４ 横カバー
２１ 検出体
２１Ｂ 突出部
２１Ｃ 凹部
２２ 軸部
２３ コネクタ
２４ 支持体
２５ 上カバー
２５Ａ 貫通穴
２５Ｂ 軸支部
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のステアリング等の回転角度検出に用いられる回転角度検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の高機能化が進む中、各種制御のため様々な回転角度検出装置を用いてステアリングの回転角度を検出するものが増えている。
【０００３】
このような従来の回転角度検出装置について、図５を用いて説明する。
【０００４】
図５は従来の回転角度検出装置の断面図であり、同図において、１は外周に平歯車部１Ａが形成された回転体で、中央部には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する係合部１Ｂが設けられている。
【０００５】
そして、２は上面が略平面で絶縁樹脂製の検出体で、この外周の平歯車部２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、検出体２の中央下面には円柱状の突出部２Ｂが設けられ、この突出部２Ｂの先端には磁石３がインサート成形等により装着されている。
【０００６】
また、４は円柱状で金属製の軸部で、検出体２の回転軸となる中心にインサート成形等により固定され上方に突出している。
【０００７】
なお、軸部４と磁石３の各軸心は検出体２の軸心とほぼ同一軸線上に位置するように配置されている。
【０００８】
そして、５は検出体２下面にほぼ平行に配置された配線基板で、両面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、検出体２との対向面には磁気検出素子６が装着され、この対向した磁石３と磁気検出素子６によって検出手段７が形成されている。
【０００９】
また、８はリード線９により配線基板５に接続された配線基板で、配線基板８にはマイコン等の電子部品によって制御手段１０が形成され、この制御手段１０はコネクタ（図示せず）等を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続されている。
【００１０】
さらに、１１は絶縁樹脂製で円筒状の支持体で、配線基板５上面に固定され、突出部２Ｂを囲うように検出体２の下面を回転可能に支持している。
【００１１】
そして、１２は絶縁樹脂製の上カバーで、この下面に検出体２の軸部４の直径よりわずかに大きい直径の貫通穴を有した軸支部１２Ａが突出して形成され、この軸支部１２Ａに検出体２の軸部４が挿通して回転可能に軸支されている。
【００１２】
また、１３は絶縁樹脂製のケース、１４は同じく絶縁樹脂製の横カバーで、これらと上カバー１２によって回転体１や配線基板５や８等が覆われ、所定の箇所に位置決めされて回転角度検出装置が構成されている。
【００１３】
以上の構成において、ステアリングを回転すると、これに伴って回転体１が回転し、この外周の平歯車部２Ａが噛合した検出体２も上カバー１２の軸支部１２Ａに軸支された軸部４を回転中心として回転する。
【００１４】
また、この検出体２の回転に伴って、検出体２中央に装着された磁石３の磁力が変化し、この磁力の変化を磁気検出素子６が検出して、略三角波形の検出信号が制御手段１０へ出力される。
【００１５】
そして、この磁気検出素子６からの検出信号の波形の数と電圧値によって、制御手段１０が回転体１の回転角度から、ステアリングの回転角度を検出するように構成されているものであった。
【００１６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００２−２０６９１０号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の回転角度検出装置においては、自動車に装着される際にその上方には他の装置や部品が配置されることから、検出体２上面から上方の上カバー１２上面までの高さが制限され、上カバー１２上面から検出体２上面の間に形成される軸支部１２Ａの長さＬ１が短くなるため、軸支部１２Ａに軸支される軸部４は回転時にがたを生じ易く、このがたつきにより検出体２下端の磁石３も回転ぶれが生じることによって、検出される回転角度に誤差が生じ易いという課題があった。
【００１９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、検出体の回転がたが少なく、精度の高い検出が可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００２１】
本発明の請求項１に記載の発明は、検出体の軸部側の面に軸部周囲を窪ませた凹部を設けると共に、この凹部内にカバーの軸支部を延出させて回転角度検出装置を構成したものであり、軸支部を長くして検出体の軸部を軸支するスパンを長くすることができるために、検出体の回転時のがたやそのがたつきによる磁石の回転ぶれが小さくなることから、検出手段によって誤差の少ない検出信号が検出され、高い検出精度の回転角度検出装置を得ることができるという作用を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。
【００２３】
なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００２４】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１はポリオキシメチレン（ＰＯＭ）やポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などの絶縁樹脂製の回転体で、外周に平歯車部１Ａが形成され、中央部には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する係合部１Ｂが設けられている。
【００２５】
そして、２１は同じく絶縁樹脂製の検出体で、この外周の平歯車部２１Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、検出体２１の中央下面に円柱状の突出部２１Ｂが設けられ、その先端には磁石３がインサート成形等により装着されている。
【００２６】
また、２２は円柱状で金属製の軸部で、検出体２１の回転軸となる中心にインサート成形等により固定され上方に突出すると共に、検出体２１上面には軸部２２の周囲を窪ませた凹部２１Ｃが設けられている。
【００２７】
なお、軸部２２と磁石３の各軸心は検出体２１の軸心とほぼ同一軸線上に位置するように配置されている。
【００２８】
そして、検出体２１との対向面には、ＡＭＲ素子（異方性磁気抵抗素子）等の磁気検出素子６が装着された配線基板５が配置され、この対向した磁石３と磁気検出素子６によって検出手段７が形成されると共に、制御手段１０を形成した配線基板８がリード線９により配線基板５に接続され、この制御手段１０がコネクタ２３を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続されている。
【００２９】
また、２４はポリオキシメチレンやポリブチレンテレフタレートなどの絶縁樹脂製で円筒状の支持体で、配線基板５上面に固定され、突出部２１Ｂを囲うように検出体２１の下面を回転可能に支持している。
【００３０】
さらに、２５は同じくポリオキシメチレンやポリブチレンテレフタレートなどの絶縁樹脂製の上カバーで、この下面に検出体２１の軸部２２の直径よりわずかに大きい直径の貫通穴２５Ａを有する軸支部２５Ｂが突出して形成され、この軸支部２５Ｂが検出体２１上面の凹部２１Ｃ内へ延出し、その先端が凹部２１Ｃ底面に当接すると共に、この軸支部２５Ｂに軸部２２が挿通して回転可能に軸支されている。
【００３１】
また、１３は絶縁樹脂製のケース、１４は同じく絶縁樹脂製の横カバーで、これらと上カバー２５によって回転体１や配線基板５や８等が覆われ、所定の箇所に位置決めされて回転角度検出装置が構成されている。
【００３２】
以上の構成において、ステアリングを回転すると、これに伴って回転体１が回転し、この外周の平歯車部１Ａが噛合した検出体２１も軸部２２を回転中心として回転する。
【００３３】
なお、この時、軸支部２５Ｂに軸支される軸部２２の長さＬ２は、図５に示した従来のものの長さＬ１に対し、軸支部２５Ｂが延出した凹部２１Ｃの深さ分、長くなると共に、軸支部２５Ｂ先端が凹部２１Ｃ底面に当接しているため、検出体２１はがたつきや回転ぶれが少なく回転するように構成されている。
【００３４】
そして、この検出体２１の回転に伴って、これらの中央に装着された磁石３も回転し、この磁力の変化を磁気検出素子６が検出して、図３の電圧波形図に示すような、漸次増加または減少する略三角波形が連続する周期性の検出信号が、制御手段１０へ出力される。
【００３５】
この時、例えば、検出体２１の歯数を、回転体１の歯数に対して１／３に設定し、磁気検出素子６が磁気の強弱のみを検知する、つまり検出体２１が１８０度回転する度に強弱を検知するものとすれば、回転体１が１回転する間に、検出体２１は３回転し、磁気検出素子６は検出体２１の１回転に対して２回強弱を検知するため、六つの略三角形の電圧波形が検出信号として連続して出力される。
【００３６】
つまり、回転体１が６０度回転する毎に、１つの略三角形の電圧波形が、検出信号として磁気検出素子６から制御手段１０へ出力される。
【００３７】
そして、制御手段１０が、先ずこの磁気検出素子６からの検出信号の波形の数を計数して回転体１の概略の回転角度を検出した後、次にその電圧値によって回転体１の正確な回転角度を検出する。
【００３８】
例えば、図４の電圧波形図に示すように、回転角度θの場合、先ず検出信号の波形の数は基準の０度から数えて２つ目であるため、６０度から１２０度の間であることを検出し、次にその電圧値ｖによって回転体１の正確な回転角度、例えば９０度であることを検出するように本発明の回転角度検出装置は構成されている。
【００３９】
このように本実施の形態によれば、検出体２１の上面に軸部２２周囲を窪ませた凹部２１Ｃを設けると共に、この凹部２１Ｃ内に上カバー２５の軸支部２５Ｂを延出させることによって、検出体２１の軸部２２が長いスパンで軸支部２５Ｂに軸支され、貫通穴２５Ａと軸部２２による回転時のがたやそのがたつきによる検出体２１先端の磁石３の回転ぶれが小さくなるため、検出手段１０によって誤差の少ない検出信号が検出され、高い検出精度の回転角度検出装置を得ることができるものである。
【００４０】
さらに、軸部２２は軸支部２５Ｂに長いスパンで軸支されることにより、回転時に貫通穴２５Ａの内周への荷重が分散され、軸部２２による貫通穴２５Ａの内周の磨耗が低減されるため長寿命のものにすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検出体の回転がたが少なく、精度の高い検出が可能な回転角度検出装置を得ることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図
【図２】同分解斜視図
【図３】同電圧波形図
【図４】同電圧波形図
【図５】従来の回転角度検出装置の断面図
【符号の説明】
１ 回転体
１Ａ，２１Ａ 平歯車部
３ 磁石
５，８ 配線基板
６ 磁気検出素子
７ 検出手段
９ リード線
１０ 制御手段
１３ ケース
１４ 横カバー
２１ 検出体
２１Ｂ 突出部
２１Ｃ 凹部
２２ 軸部
２３ コネクタ
２４ 支持体
２５ 上カバー
２５Ａ 貫通穴
２５Ｂ 軸支部
Claims (1)
- ステアリングに連動して回転する回転体と、この回転体の回転に連動して回転する検出体と、この検出体の軸部を回転可能に軸支する軸支部を有するカバーと、前記検出体の回転を検出する検出手段からなり、前記検出体に軸部周囲を窪ませた凹部を設けると共に、この凹部内に前記カバーの軸支部を延出させた回転角度検出装置。
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