JP2004233281A - Non-contact type rotational angle sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセル開度センサ等として用いられる非接触式回転角度センサに関し、詳細には、ホールIC等の磁気検出素子を保持する素子ホルダの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両のアクセル開度センサやクランク角度センサ等回転角度センサとして、非接触式の回転角度センサが用いられている。
【0003】
この非接触式回転角度センサは、アクセルペダル等の変位に応じた角度で軸回りに回転する回転軸の一端に、回転軸とともに回転する一対のマグネットが配置され、このマグネットに近接して、ホールICなどの、これらを貫く磁束密度を検出する磁気検出素子が配置されたものであり、回転軸とともにマグネットが回転することにより、マグネットが形成した平行磁界内における磁気検出素子の姿勢が相対的に変化し、これによって磁気検出素子を貫く磁束密度が変化し、変化した磁束密度に基づいて回転軸の回転角度を算出し、さらに必要に応じてこの回転軸の回転角度に対応したアクセルペダル等の変位を求めるものである(特許文献1)。
【0004】
ここで、非接触式回転角度センサの一例を示す分解斜視図である図4、図4における矢視Dによる図5(a)および同図(a)のE−E線に沿った断面の要部を示す同図(b)を用いて、非接触式回転角度センサを具体的に説明する。
【0005】
この非接触式回転角度センサ10は、樹脂製のハウジング本体21(以下、第1ハウジング本体21という。)を貫通してこの第1ハウジング本体21に回転自在に軸支された回転軸29、および樹脂製のマグネットホルダ26に保持された一対のマグネット27を有しているマグネット側ハウジング20と、樹脂製のハウジング本体41(以下、第2ハウジング本体41という。)に固定された回路基板43、およびこの回路基板43に固定されて、磁気検出素子であるホールIC50を保持するICホルダ(素子ホルダ)46を備えたIC側ハウジング40とを、Oリング42を介して、一点鎖線に沿って嵌合結合してなるものである。
【0006】
また、回転軸29の第1ハウジング本体21外部側端部には、回転軸29の半径方向に延びたレバー30が接合されており、このレバー30に形成された長孔31に、図示しないアクセルペダルのリンク等が締結部材によって連結され、レバー30は、このリンク等の変位に応じて、回転軸29を中心として矢印Rで示すように回転し、回転軸29を軸(軸線)X回りに回転させる。
【0007】
マグネットホルダ26は、回転軸29の第1ハウジング本体21内部側端部に、回転軸29と一体的に軸Xに直交する面内で回転するように固設されており、一対のマグネット27,27を、軸Xを挟んで対向するように保持するとともに、両マグネット27,27の間にホールIC50が配設される空間が形成されている。
【0008】
なお、第1ハウジング本体21には、車体やブラケット等に取り付けるためのフランジ22が形成されており、このフランジ22に形成された孔23に締結部材が挿通されて、車体等に固定される。
【0009】
また、ホールIC50の本体は、上述したようにICホルダ46に保持されているが、ホールIC50の電極や入出力端子である4本の接続端子は、図5(a)に示すようにICホルダ46に形成された開口を介して回路基板43に接続されており、この回路基板43には、ホールIC50に対する入出力電気回路が形成されている。
【0010】
そして、第2ハウジング本体41には、外部の電気コネクタのコンタクトに接続されるコンタクト(図示せず)が、一体的に設けられており、このコンタクトが回路基板43に接続されて、回路基板43は第2ハウジング本体41に固定されている。
【0011】
ICホルダ46は、図5(a),(b)に示すように、ICホルダ46の軸Xから偏った位置に形成された2つの係止爪(固定用係止突起)47,47が、回路基板43のうちこれらの係止爪47,47に対応する位置に形成された孔(固定用係止孔)43a,43aにそれぞれ係合することによって、回路基板43に略平行に固定されている。
【0012】
また、ICホルダ46に立設されたIC保持部49は、ICホルダ46に対してホールIC50を起立姿勢で保持し、マグネット側ハウジング20とIC側ハウジング40とを嵌合した状態において、ホールIC46を、軸X上であって、両マグネット27,27の間の空間に配置する。
【0013】
さらに、ICホルダ46の四隅には、マグネット側ハウジング20とIC側ハウジング40とを嵌合した状態において、その外周面が第1ハウジング本体21の内周面21aに当接または近接する位置ずれ防止部46aがそれぞれ形成されている。
【0014】
この位置ずれ防止部46aは、軸Xに直交配置されたICホルダ46が面内(軸Xに直交する面内)で位置ずれするのを防止することによって、ICホルダ46が保持するホールIC50の上記面内での位置ずれを防止している。
【0015】
なお、第2ハウジング本体41には、マグネット側ハウジング20とIC側ハウジング40とを嵌合した状態において、第1ハウジング本体21の内面に形成された2つの切欠き部25に嵌合する嵌合爪44が形成されており、マグネット側ハウジング20とIC側ハウジング40との相対的な軸X回りの変位を規制している。
【0016】
そして、このように構成された非接触式回転角度センサ10は、アクセルペダル等の変位に応じて、レバー30が矢印R方向に回転し、この回転に伴って回転軸29が軸X回りに回転し、マグネットホルダ26が回転軸29と一体的に軸X回りに回転する。
【0017】
このときマグネットホルダ26に保持された2つのマグネット27,27が軸X回りに公転し、両マグネット27,27間に配置されたホールIC50の姿勢に対して、両マグネット27,27間に形成された平行磁界の磁界方向が傾く。この結果、ホールIC50を貫く磁束密度が変化する。
【0018】
そして、ホールIC50を貫く磁束密度は、回転軸29の回転角度に対応したものであり、さらにこの回転軸29の回転角度はアクセルペダル等の変位に応じたものであるため、ホールIC50が検出した磁束密度に基づいて、回転軸29の回転角度を検出し、あるいはアクセルペダル等の変位を検出することができる。
【0019】
ホールIC50によって検出された磁束密度は、回路基板43に形成された電気回路によって、磁束密度に応じた電気信号に変換され、得られた電気信号は、回路基板43から第2ハウジング本体41の外部に延びるコンタクトを通じて、外部の各種コントロールユニット等に入力される。
【0020】
【特許文献1】
特開平10−115505号公報
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した非接触式回転角度センサにおいて、バックアップ用あるいは検出精度向上を目的として、素子ホルダに2つのホールICを配置し、これら2つのホールICから各別に出力を得ることが開発されている。
【0022】
例えば、この非接触式回転角度センサの出力を用いてデータ処理を行っている各種コントロールユニットが存在する場合に、一方のホールICが故障したときには他方のホールICの出力に瞬時に切り換え、コントロールユニットの作動に影響が及ぶのを防止することができ(バックアップ用)、また、両ホールICの出力を比較したり、両者の出力の加算平均を算出して用いることによって、一方の系統に瞬時的なノイズが生じても、このノイズの影響を緩和させることができる(精度向上)。
【0023】
ここで、2つのホールICを用いて非接触式回転角度センサを構成する場合、各ホールICは一般に4本の接続端子を有しているため、合計8本の接続端子を回路基板にバランスよく接続する必要があり、また配線スペースの関係からも、図5に示した単一のホールICの場合のように、軸に対して一方の側に偏って接続端子を延出させることはできず、各ホールICの接続端子を、軸に対して互いに反対側に振り分けて延出させることが考えられる。
【0024】
そして、このような接続端子延出レイアウトを採用する場合、素子ホルダの形状も、軸に対して対称な形状とすることが考えられる。
【0025】
しかし、素子ホルダの形状を単に軸に対して対称な形状とした場合、回路基板に対して素子ホルダを上下反対(または左右反対)に組み付ける虞があり、各磁気検出素子と回路基板上の対応する電気回路との適切な接続ができなくなる可能性がある。
【0026】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、2つの磁気検出素子を保持する、軸線に対して略対称形状に形成された素子ホルダの誤組立て(逆組み)を有効に防止することができる非接触式回転角度センサを提供することを目的とする。
【0027】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る非接触式回転角度センサは、軸線に対して略対称形状に形成された素子ホルダを備え、この略対称形状を形成する2つの領域部分に形成された、回路基板との固定用係止突起の位置およびサイズのうち少なくとも一方を、回路基板に対して逆組み不可能となるように形成したものである。
【0028】
すなわち、本発明の請求項1に係る非接触式回転角度センサは、回転軸の一方の端部に、この回転軸の軸線を挟んで対向配置された一対のマグネットと、貫く磁束密度を検出する磁気検出素子と、この磁気検出素子によって検出された磁束密度を、この磁束密度に対応した電気出力として出力する電気回路が形成された回路基板と、この回路基板が前記回転軸に対して略直交するように、少なくともこの回路基板、前記マグネットおよび前記磁気検出素子を内部に収容するハウジングと、前記回路基板と略平行になるように、この回路基板に固定されるとともに、前記磁気検出素子を前記一対のマグネットの間に形成された平行磁界内を通る前記軸線上に配置するように、この磁気検出素子を保持する素子保持部が立設された素子ホルダとを備えた非接触式回転角度センサにおいて、前記磁気検出素子を2つ備え、前記回路基板には、前記2つの磁気検出素子によってそれぞれ検出された磁束密度に対応した電気出力を各別に出力する電気回路が形成され、前記素子ホルダは、前記軸線を挟んで略対称形状を呈し、前記素子保持部は、前記素子ホルダの前記軸線を含む中央部分に、前記2つの磁気検出素子を平行に保持するように形成され、前記対称形状を形成する各領域部分から前記回路基板に向かって、前記回路基板への固定用係止突起がそれぞれ形成され、前記回路基板には、これら固定用係止突起がそれぞれ係合される固定用係止孔が形成され、前記2つの固定用係止突起および前記2つの固定用係止孔は、予め設定された組合せのみで係合可能な位置および/またはサイズに設定されていることを特徴とする。
【0029】
ここで、磁気検出素子としては、代表的にはホールICなどであるが、非接触で磁気を検出することができる素子であればよく、ホールICに限定されるものではない。
【0030】
また、「2つの固定用係止突起および前記2つの固定用係止孔は、予め設定された組合せのみで係合可能な位置および/またはサイズに設定されている」とは、対称形状を形成する一方の領域部分に形成された固定用係止突起Aと回路基板に形成された固定用係止孔aとを係合させ、他方の領域部分に形成された固定用係止突起Bと回路基板に形成された固定用係止孔bとを係合させるように予め設定されている場合に、固定用係止突起Aと固定係止孔bとが係合し、同時に固定用係止突起Bと固定用係止孔aとが係合することができないように、固定用係止突起A,Bおよび固定用係止孔a,bが形成されていればよい。
【0031】
したがって、
(1)固定用係止突起A,Bおよび固定用係止孔a,bが、軸線Xに対して非対称の位置に形成されている、
(2)固定用係止突起A,Bおよび固定用係止孔a,bが、互いに異なるサイズに形成されている、
(3)固定用係止突起A,Bおよび固定用係止孔a,bが、軸線Xに対して非対称の位置に形成され、かつ固定用係止突起A,Bおよび固定用係止孔a,bが、互いに異なるサイズに形成されている、
のうち、いずれの態様であってもよい。
【0032】
このように構成された本発明の請求項1に係る非接触式回転角度センサによれば、素子ホルダが軸線を挟んで略対称形状を呈しているため、軸線に対して両領域部分をバランスよく配置することができる。
【0033】
また、軸線を含む素子ホルダの中央部分に素子保持部を形成することによって、この素子保持部に保持された2つの磁気検出素子を、軸線上に配置することができ、この中央部分から、両領域部分に挟まれた2つの領域を介して、両磁気検出素子の接続端子をそれぞれ振り分けて回路基板に延出させることができ、2つの磁気検出素子の接続端子をバランス良く配線することができる。
【0034】
そして、素子ホルダの各領域部分にそれぞれ形成された固定用係止突起および回路基板に形成された固定用係止孔は、予め設定された組合せのみで係合可能な位置および/またはサイズに設定されているため、この予め設定された組合せ以外の組合せでは係合することがなく、これによって、回路基板に素子ホルダを係合固定する際の誤組立てを防止することができる。
【0035】
また、本発明の請求項2に係る非接触式回転角度センサは、請求項1に係る非接触式回転角度センサにおいて、前記素子ホルダは、前記軸線を挟んで対向する2つの略扇形状の中心部分を前記軸線に対して略対称に繋いだ、全体として輪郭略8字形状を呈することを特徴とする。
【0036】
ここで、扇形状の中心部分とは、扇形状の中央部分(図心部分)ではなく、扇形状の円弧を形成するための円の中心を含む周辺部分を意味する。
【0037】
このように構成された本発明の請求項2に係る非接触式回転角度センサによれば、各扇形状の円弧周面を、ハウジングの内周面と当接または近接させる位置ずれ防止部として形成することができ、軸線を挟んで最も遠い距離にある2つの部分で、素子ホルダの位置ずれを防止することができるため、近接した2つの部分で位置ずれを防止する場合よりも、位置ずれ防止効果を高めることができる。
【0038】
しかも、円弧周面は、ある程度の周長を有しているため、ハウジング内周面との当接長さ(近接長さ)を長く確保することができる。
【0039】
また、本発明の請求項3に係る非接触式回転角度センサは、請求項1または2に係る非接触式回転角度センサにおいて、前記2つの固定用係止突起はそれぞれ、前記軸線よりも前記各領域部分の最外縁寄りに形成されていることを特徴とする。
【0040】
このように構成された本発明の請求項3に係る非接触式回転角度センサによれば、2つの固定用係止突起はそれぞれ、軸線よりも各領域部分の最外縁(扇形状の円弧周縁)寄りに形成されているため両固定用係止突起間のピッチを長く確保することができ、軸線寄りに形成されて両固定用係止突起間のピッチが短いものよりも、回路基板との組合せ誤差を低減することができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る非接触式回転角度センサの具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0042】
図1は、本発明の一実施形態に係る非接触式回転角度センサ10を示す分解斜視図、図2(a)は、図1におけるA−A線に沿った断面図、同図(b)は同B−B線に沿った断面図、図3(a)は、図1における矢視Cによる図、同図(b)および(c)は、回路基板43の孔43a,43bにICホルダ(素子ホルダ)46の係止爪47,48が係合している様子を回路基板43の背面側から見た状態を示した図である。
【0043】
図示の非接触式回転角度センサ10は、樹脂製のハウジング本体21(以下、第1ハウジング本体21という。)を貫通してこの第1ハウジング本体21に回転自在に軸支された回転軸29、および樹脂製のマグネットホルダ26に保持された一対のマグネット27を有しているマグネット側ハウジング20と、樹脂製のハウジング本体41(以下、第2ハウジング本体41という。)に固定された回路基板43、およびこの回路基板43に固定されて、磁気検出素子の一例であるホールIC50を2つ保持するICホルダ46を備えたIC側ハウジング40とを、Oリング42を介して、一点鎖線に沿って嵌合結合してなるものである。
【0044】
この回転軸29は、図2に示すように、第1ハウジング21の軸孔に設けられた軸受けメタル28、およびグリス32が封入されたゴムのリップ39によって軸支されている。
【0045】
また、回転軸29の第1ハウジング本体21外部側端部には、回転軸29の半径方向に延びたレバー30が接合されており、このレバー30に形成された長孔31の適切な位置に、図示しないアクセルペダルのリンク等が締結部材によって連結され、レバー30は、このリンク等の変位に応じて、回転軸29を中心として矢印Rで示すように回転し、回転軸29を軸(軸線)X回りに回転させる。
【0046】
マグネットホルダ26は、回転軸29の第1ハウジング本体21内部側端部に、回転軸29と一体的に軸Xに直交する面内で回転するように固設されており、一対のマグネット27,27を、軸Xを挟んで対称に、かつ対向するように保持するとともに、両マグネット27,27の間の軸Xを含む空間が形成されており、この空間にはホールIC50,50が配設される。
【0047】
なお、第1ハウジング本体21には、車体やブラケット等に取り付けるためのフランジ22が形成されており、このフランジ22に形成された孔23には金属スリーブ24が嵌合され、締結部材が挿通されて車体等に固定される。
【0048】
また、ホールIC50,50の本体は、上述したようにICホルダ46に保持されているが、各ホールIC50,50の電極や入出力端子である4本ずつの接続端子は、図2および図3に示すように回路基板43に接続されている。
【0049】
回路基板43には、各ホールIC50,50に対する入出力電気回路が各別に形成されており、この入出力電気回路は、各ホールIC50,50に対して各別に作動電源を供給するとともに、各ホールIC50,50によってそれぞれ検出された磁束密度に対応した電気出力を各別に出力する。
【0050】
そして、第2ハウジング本体41には、これら各ホールIC50,50に対応した入出力電気回路ごとに各別の外部の電気コネクタと接続できるように、コンタクト45(図2参照)が配設されており、これらのコンタクト45は、第2ハウジング本体41と一体的に形成されて、回路基板43に接続されている。
【0051】
ICホルダ46は、図3に示すように、軸Xを挟んで対向配置された2つの扇形状の中心部を繋いだ、全体として輪郭略8字形状(略対称形状)を呈している。
【0052】
そして、この略対称形状である輪郭略8字形状を形成する各扇形状の部分(領域部分)から、ICホルダ46を回路基板43に固定するための係止爪(固定用係止突起)47,48がそれぞれ設けられており、これら2つの係止爪47,48が、回路基板43に形成された孔(固定用係止孔)43a,43bにそれぞれ係合することによって、回路基板43に略平行に固定されている。
【0053】
ここで、図3(b),(c)に示すように、係止爪47の幅L1は、係止爪48の幅L2よりも狭く(L1<L2)形成されており、孔43aの幅K1は、孔43bの幅K2よりも狭く(K1<K2)形成されている。
【0054】
しかも、孔43bの幅K2は、係止爪48の幅L2よりも幅広に(L2<K2)形成されているため、孔43bには両方の係止爪47,48のいずれも係合可能であるが、孔43aの幅K1は、係止爪47の幅L1よりも幅広に(L1<K1)かつ係止爪48の幅L2よりも幅狭に(K1<L2)形成されているため、孔43bには係止爪47,48のいずれも係合可能であるが、孔43aには係止爪47は係合可能であるが係止爪48は係合不可能である。
【0055】
したがって、係止爪47を孔43aに係合させ、係止爪48を孔43bに係合させて、ICホルダ46を回路基板43に固定するように設定されている。
【0056】
一方、軸Xについて略対称に形成されているICホルダ46は、回路基板43に対して軸X回りに180度回転させた状態においても、全体の輪郭形状は、180度回転させる前の状態と略同一となり、係止爪47と係止爪48、および孔43aと係止爪48孔43bは、軸Xに対して対称位置に形成されているが、係止爪47を孔43bに係合させ、係止爪48を孔43aに係合させることによって、ICホルダ46を回路基板43に固定させようとしても、上述した係止爪47,48の幅の差および孔43a,43bの幅の差によって、ICホルダ46を回路基板43に固定させることはできない。
【0057】
したがって、ICホルダ46と回路基板43とは、軸X回りについて、予め設定された相対角度関係でのみ係合固定可能となっている。
【0058】
また、ICホルダ46には、輪郭略8字形状の中央括れ部に、2つのホールIC50,50を互いに平行に起立姿勢で保持するIC保持部49が形成されており、マグネット側ハウジング20とIC側ハウジング40とを嵌合した状態において、2つのホールIC50,50を、回転軸29の軸X上であって、両マグネット27,27の間の空間に配置する。
【0059】
さらに、ICホルダ46の各扇形状の部分の最外縁である円弧周面46a,46aは、マグネット側ハウジング20とIC側ハウジング40とを嵌合した状態において、第1ハウジング本体21の段付きの内周面21aに当接または近接する位置ずれ防止部として形成されている。
【0060】
これらの円弧周面46a,46aは、軸Xに直交配置されたICホルダ46が面内(軸Xに直交する面内)で位置ずれするのを防止することによって、ICホルダ46が保持するホールIC50,50の上記面内での位置ずれを防止している。
【0061】
また、前述したICホルダ46の係止爪47,48および回路基板43の孔43a,43bは、軸Xと円弧周面46a,46aとを結ぶ半径上において、軸Xよりも円弧周面46a,46aに近い位置に形成されている。
【0062】
なお、第2ハウジング本体41には、マグネット側ハウジング20とIC側ハウジング40とを嵌合した状態において、第1ハウジング本体21の内面に形成された2つの切欠き部25に嵌合する嵌合爪44が形成されており、マグネット側ハウジング20とIC側ハウジング40との相対的な軸X回り変位を規制している。
【0063】
このように構成された本実施形態に係る非接触式回転角度センサ10は、アクセルペダル等の変位に応じて、レバー30が矢印R方向に回転し、この回転に伴って回転軸29が軸X回りに回転し、マグネットホルダ26が回転軸29と一体的に軸X回りに回転する。
【0064】
このときマグネットホルダ26に保持された2つのマグネット27,27が軸X回りに公転し、両マグネット27,27間に配置された2つのホールIC50,50の姿勢に対して、両マグネット27,27間に形成された平行磁界の磁界方向が傾く。この結果、各ホールIC50,50を貫く磁束密度が変化する。
【0065】
そして、ホールIC50,50を貫く磁束密度は、回転軸29の回転角度に対応したものであり、さらにこの回転軸29の回転角度はアクセルペダル等の変位に応じたものであるため、各ホールIC50,50が検出した各磁束密度に基づいてそれぞれ、回転軸29の回転角度を検出し、あるいはアクセルペダル等の変位を検出することができる。
【0066】
各ホールIC50,50によって検出された磁束密度は、回路基板43に形成された電気回路によって、それぞれが検出した磁束密度に応じた電気信号に各別に変換され、得られた2つの電気信号は、回路基板43から第2ハウジング本体41の外部に延びるコンタクトを通じて、各別に、外部の各種コントロールユニット等に入力され、非接触式回転角度センサ10としての機能を発揮する。
【0067】
また、この実施形態に係る非接触式回転角度センサ10は、ICホルダ46が、軸Xを挟んで2つの略扇形状が対向配置された輪郭略8字形状を呈しているため、軸Xに対して両扇形状部分をバランスよく配置することができる。
【0068】
そして、これら両扇形状の中心部を繋ぐ輪郭略8字形状の括れ部にIC保持部49を形成することによって、このIC保持部49に保持された2つのホールIC50,50を、軸X上に配置することができ、この括れ部分から、両扇形状部分に挟まれた2つの領域を介して、両ホールIC50,50の接続端子をそれぞれ振り分けて回路基板43に延出させることができ、2つのホールIC50,50の接続端子をバランス良く均等に配線することができる。
【0069】
また、各扇形状の円弧周面46a,46aを位置ずれ防止部として形成することによって、軸Xを挟んで最も遠い距離にある2つの部分で、ICホルダ46の位置ずれを防止することができるため、近接した2つの部分で位置ずれを防止する場合よりも、位置ずれ防止効果を安定したものとすることができる。
【0070】
しかも、円弧周面は、ある程度の周長を有しているため、第1ハウジング本体21の内周面21aとの当接長さ(近接長さ)を長く確保することができる。
【0071】
なお、ICホルダ46を回路基板43に固定するための係止爪47,48が、各扇形状部分にそれぞれ設けられているため、係止爪47,48は回転軸29の軸Xを挟んで略対称位置に設けられることとなり、ICホルダ46の固定バランスを、偏心して係止爪47,47が設けられていた従来のもの(図5参照)よりも、良好なものとすることができる。
【0072】
また、一対のマグネット27,27は、軸Xに対して略対称に配置されるとともに、IC保持部49は、2つのホールIC50,50が軸Xに対して略対称となるように、これら2つのホールIC50,50を保持しているため、2つのホールIC50,50が検出する磁束密度を略一致させることができ、両ホールIC50,50の出力のうち一方をバックアップ用として使用し、あるいは両出力の加算平均を算出して使用する場合にも、両出力を揃えるための補正処理などを行う必要がなく、使い勝手のよいものとすることができる。
【0073】
さらに、ICホルダ46の各扇形状部分にそれぞれ形成された係止爪47,48および回路基板43に形成された孔43a,43bは、予め設定された組合せ(係止爪47と孔43aの組合せ、および係止爪48と孔43bの組合せ)のみで係合可能な幅に設定されているため、この予め設定された組合せ以外の組合せでは係合することがなく、これによって、回路基板43にICホルダ46を係合固定する際の誤組立てを防止することができる。
【0074】
また、2つの係止爪47,48はそれぞれ、軸Xよりも、各扇形状の円弧周縁に寄った側に形成されているため、両係止爪47,48間のピッチを長く確保することができ、軸X寄りに形成されて両係止爪47,48間のピッチが狭いものよりも、回路基板43との組合せ誤差を低減することができる。
【0075】
なお、本実施形態に係る非接触式回転角度センサ10は、係止爪47,48および孔43a,43bを、異なる幅に形成することによって、誤組立不可能としているが、本発明の非接触式回転角度センサは、この形態に限るものではない。
【0076】
すなわち、係止爪47,48および孔43a,43bを、異なる太さ(軸Xから円弧周面46aに沿った半径方向長さ)に形成することによって、誤組立不可能としてもよいし、係止爪47,48および孔43a,43bを、軸Xに対して非対称の位置に形成することによって、誤組立不可能としてもよい。
【0077】
また、これら幅、長さ、形状などの形成サイズの相違と、形成位置の相違とを組み合わせて、誤組立不可能としてもよい。
【0078】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る非接触式回転角度センサによれば、軸線に対して略対称形状に形成された素子ホルダは、回路基板に対して逆組み不可能となるため、素子ホルダの誤組立てを有効に防止することができる。
【0079】
すなわち、本発明の請求項1に係る非接触式回転角度センサによれば、素子ホルダが、軸線を挟んで略対称形状を呈しているため、軸線に対して両領域部分をバランスよく配置することができる。
【0080】
また、軸線を含む素子ホルダの中央部分に素子保持部を形成することによって、この素子保持部に保持された2つの磁気検出素子を、軸線上に配置することができ、この中央部分から、両領域部分に挟まれた2つの領域を介して、両磁気検出素子の接続端子をそれぞれ振り分けて回路基板に延出させることができ、2つの磁気検出素子の接続端子をバランス良く配線することができる。
【0081】
そして、素子ホルダの各領域部分にそれぞれ形成された固定用係止突起および回路基板に形成された固定用係止孔は、予め設定された組合せのみで係合可能な位置および/またはサイズに設定されているため、この予め設定された組合せ以外の組合せでは係合することがなく、これによって、回路基板に素子ホルダを係合固定する際の誤組立てを防止することができる。
【0082】
また、本発明の請求項2に係る非接触式回転角度センサによれば、各扇形状の円弧周面を、ハウジングの内周面と当接または近接させる位置ずれ防止部として形成することができ、軸線を挟んで最も遠い距離にある2つの部分で、素子ホルダの位置ずれを防止することができるため、近接した2つの部分で位置ずれを防止する場合よりも、位置ずれ防止効果を高めることができる。
【0083】
しかも、円弧周面は、ある程度の周長を有しているため、ハウジング内周面との当接長さ(近接長さ)を長く確保することができる。
【0084】
また、本発明の請求項3に係る非接触式回転角度センサによれば、2つの固定用係止突起はそれぞれ、軸線よりも各領域部分の最外縁(扇形状の円弧周縁)寄りに形成されているため、両固定用係止突起間のピッチを長く確保することができ、軸線寄りに形成されて両固定用係止突起間のピッチが短いものよりも、回路基板との組合せ誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る非接触式回転角度センサを示す分解斜視図である。
【図2】(a)は図1におけるA−A線に沿った断面を表す断面図、(b)は図1におけるB−B線に沿った断面を表す断面図である。
【図3】(a)は図1における矢視Cによる図、(b)および(c)は、回路基板43の孔43a,43bにICホルダ(素子ホルダ)46の係止爪47,48が係合している様子を回路基板43の背面側から見た状態を示した図である。
【図4】従来の非接触式回転角度センサを示す分解斜視図である。
【図5】(a)は図4における矢視Dによる図、(b)は(a)におけるE−E線に沿った断面を表す断面図である。
【符号の説明】
10 非接触式回転角度センサ
20 マグネット側ハウジング
21 第1ハウジング本体
21a 内周面
22 フランジ
23 孔
24 金属スリーブ
25 切欠き
26 マグネットホルダ
27 マグネット
28 軸受けメタル
29 回転軸
30 レバー
31 長孔
32 グリス
33 リップ
40 IC側ハウジング
41 第2ハウジング本体
42 Oリング
43 回路基板
43a,43b 孔(固定用係止孔)
44 嵌合爪
45 コンタクト
46 ICホルダ(素子ホルダ)
46a 円弧周面(最外縁)
47,48 係止爪(固定用係止突起)
49 IC保持部(素子保持部)
50 ホールIC(磁気検出素子)
X 軸(軸線)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact rotation angle sensor used as an accelerator opening sensor and the like, and more particularly, to an improvement in an element holder for holding a magnetic detection element such as a Hall IC.
[0002]
[Prior art]
In recent years, non-contact type rotation angle sensors have been used as rotation angle sensors such as an accelerator opening sensor and a crank angle sensor of a vehicle.
[0003]
In this non-contact type rotation angle sensor, a pair of magnets rotating together with the rotation shaft is disposed at one end of a rotation shaft that rotates around an axis at an angle corresponding to the displacement of an accelerator pedal or the like. A magnetic detecting element, such as an IC, for detecting a magnetic flux density penetrating them is arranged. When the magnet rotates with the rotation axis, the attitude of the magnetic detecting element in the parallel magnetic field formed by the magnet is relatively controlled. Changes, thereby changing the magnetic flux density penetrating the magnetic detection element, calculating the rotation angle of the rotating shaft based on the changed magnetic flux density, and further, if necessary, such as an accelerator pedal corresponding to the rotating angle of the rotating shaft. The displacement is determined (Patent Document 1).
[0004]
Here, FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of the non-contact rotation angle sensor, and FIG. 5A is a sectional view taken along the line EE in FIG. The non-contact rotation angle sensor will be specifically described with reference to FIG.
[0005]
The non-contact type
[0006]
A
[0007]
The
[0008]
The
[0009]
The main body of the Hall IC 50 is held by the
[0010]
The
[0011]
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
[0012]
Further, the
[0013]
Further, at the four corners of the
[0014]
The
[0015]
When the magnet-
[0016]
In the non-contact
[0017]
At this time, the two
[0018]
The magnetic flux density penetrating the
[0019]
The magnetic flux density detected by the Hall IC 50 is converted into an electric signal corresponding to the magnetic flux density by an electric circuit formed on the
[0020]
[Patent Document 1]
JP-A-10-115505
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned non-contact type rotation angle sensor, it has been developed that two Hall ICs are arranged in an element holder and outputs are separately obtained from these two Hall ICs for the purpose of backup or improvement of detection accuracy. .
[0022]
For example, when there are various control units performing data processing using the output of the non-contact type rotation angle sensor, when one hall IC fails, the output is instantaneously switched to the output of the other hall IC. Can be prevented from being affected (for backup), and by comparing the outputs of both Hall ICs or calculating and using the average of the outputs of both Hall ICs, one system can be instantaneously operated. Even if significant noise occurs, the influence of the noise can be reduced (improvement in accuracy).
[0023]
Here, when a non-contact rotation angle sensor is configured using two Hall ICs, each Hall IC generally has four connection terminals, so that a total of eight connection terminals are well-balanced on the circuit board. It is necessary to connect, and due to the wiring space, as in the case of the single Hall IC shown in FIG. 5, the connection terminal cannot be extended to one side with respect to the axis. It is conceivable that the connection terminals of the Hall ICs are distributed to the opposite sides with respect to the axis and extended.
[0024]
When such a connection terminal extension layout is adopted, the shape of the element holder may be symmetrical with respect to the axis.
[0025]
However, if the shape of the element holder is simply symmetrical with respect to the axis, there is a possibility that the element holder is assembled upside down (or left and right) with respect to the circuit board. There is a possibility that an appropriate connection with the electrical circuit to be made cannot be made.
[0026]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can effectively prevent erroneous assembly (reverse assembly) of an element holder that holds two magnetic detection elements and is formed in a substantially symmetric shape with respect to an axis. An object is to provide a non-contact rotation angle sensor.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a non-contact rotation angle sensor according to the present invention includes an element holder formed substantially symmetrically with respect to an axis, and is formed in two regions forming the substantially symmetrical shape. At least one of the position and the size of the locking projection for fixing to the circuit board is formed such that it cannot be reversely assembled to the circuit board.
[0028]
That is, the non-contact rotation angle sensor according to claim 1 of the present invention detects a pair of magnets disposed at one end of the rotation shaft with the axis of the rotation shaft interposed therebetween and a magnetic flux density penetrating therethrough. A circuit board on which a magnetic detection element, an electric circuit for outputting a magnetic flux density detected by the magnetic detection element as an electric output corresponding to the magnetic flux density are formed, and the circuit board is substantially orthogonal to the rotation axis. As such, at least this circuit board, a housing accommodating the magnet and the magnetic detection element therein, and fixed to the circuit board so as to be substantially parallel to the circuit board, and the magnetic detection element An element holder provided with an element holding portion for holding the magnetic detection element so as to be disposed on the axis passing through a parallel magnetic field formed between the pair of magnets. In the obtained non-contact type rotation angle sensor, the two magnetic detection elements are provided, and the circuit board is provided with an electric circuit for individually outputting an electric output corresponding to a magnetic flux density detected by each of the two magnetic detection elements. The element holder is formed to have a substantially symmetrical shape with the axis interposed therebetween, and the element holder is configured to hold the two magnetic detection elements in parallel at a central portion including the axis of the element holder. Locking projections for fixing to the circuit board are respectively formed from each of the formed regions forming the symmetrical shape toward the circuit board, and the fixing locking projections are respectively engaged with the circuit board. A fixing locking hole to be combined is formed, and the two fixing locking projections and the two fixing locking holes can be engaged at a position and / or size that can be engaged only by a preset combination. Characterized in that it is set to.
[0029]
Here, the magnetic detection element is typically a Hall IC or the like, but may be any element that can detect magnetism in a non-contact manner, and is not limited to the Hall IC.
[0030]
In addition, "the two fixing locking projections and the two fixing locking holes are set to positions and / or sizes that can be engaged only by a preset combination" form a symmetrical shape. The fixing locking projections A formed in one region and the fixing locking holes a formed in the circuit board are engaged with each other, and the fixing locking projections B formed in the other region are connected to the circuit. When it is set in advance to engage with the fixing locking hole b formed in the substrate, the fixing locking projection A and the fixing locking hole b engage with each other, and at the same time, the fixing locking projection It is sufficient that the fixing locking projections A and B and the fixing locking holes a and b are formed so that B and the fixing locking hole a cannot be engaged with each other.
[0031]
Therefore,
(1) The fixing locking projections A and B and the fixing locking holes a and b are formed at positions asymmetric with respect to the axis X.
(2) The fixing locking projections A and B and the fixing locking holes a and b are formed in different sizes.
(3) The fixing locking projections A and B and the fixing locking holes a and b are formed at positions asymmetric with respect to the axis X, and the fixing locking projections A and B and the fixing locking holes a , B are formed in different sizes from each other,
Of these, any of the embodiments may be used.
[0032]
According to the non-contact type rotation angle sensor according to the first aspect of the present invention, the element holder has a substantially symmetrical shape with respect to the axis, so that both regions are well balanced with respect to the axis. Can be arranged.
[0033]
Further, by forming the element holding portion at the center portion of the element holder including the axis, the two magnetic detection elements held by the element holding portion can be arranged on the axis. Through the two regions sandwiched between the region portions, the connection terminals of the two magnetic detection elements can be respectively distributed and extended to the circuit board, and the connection terminals of the two magnetic detection elements can be wired with good balance. .
[0034]
The fixing locking projection formed on each region of the element holder and the fixing locking hole formed on the circuit board are set to a position and / or a size that can be engaged only by a preset combination. Therefore, there is no engagement in a combination other than the preset combination, so that erroneous assembly when the element holder is engaged and fixed to the circuit board can be prevented.
[0035]
The non-contact type rotation angle sensor according to claim 2 of the present invention is the non-contact type rotation angle sensor according to claim 1, wherein the element holder has two substantially fan-shaped centers opposed to each other with the axis interposed therebetween. The portions are connected substantially symmetrically with respect to the axis, and have a substantially figure-eight outline as a whole.
[0036]
Here, the central portion of the fan shape means not a central portion (centroid portion) of the fan shape but a peripheral portion including the center of a circle for forming a fan-shaped arc.
[0037]
According to the non-contact type rotation angle sensor according to the second aspect of the present invention, the arc-shaped peripheral surface of each sector is formed as a position deviation preventing portion that abuts or approaches the inner peripheral surface of the housing. The position of the element holder can be prevented from being displaced at the two portions that are farthest from each other with respect to the axis. The effect can be enhanced.
[0038]
In addition, since the arc peripheral surface has a certain peripheral length, a long contact length (close length) with the inner peripheral surface of the housing can be ensured.
[0039]
Further, in the non-contact type rotation angle sensor according to claim 3 of the present invention, in the non-contact type rotation angle sensor according to claim 1 or 2, each of the two fixing locking projections is more than the axis. It is characterized in that it is formed near the outermost edge of the region.
[0040]
According to the non-contact type rotation angle sensor according to the third aspect of the present invention, each of the two fixing projections is the outermost edge of each area portion (the peripheral edge of the sectoral arc) with respect to the axis. Because it is formed closer, the pitch between both fixing locking projections can be ensured longer, and the combination with the circuit board can be more secure than that formed closer to the axis and the pitch between both fixing locking protrusions is shorter. Errors can be reduced.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of a non-contact rotation angle sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0042]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a non-contact
[0043]
The illustrated non-contact
[0044]
As shown in FIG. 2, the rotating
[0045]
A
[0046]
The
[0047]
The
[0048]
Although the main bodies of the
[0049]
On the
[0050]
The
[0051]
As shown in FIG. 3, the
[0052]
Then, locking claws (fixing locking projections) 47 for fixing the
[0053]
Here, as shown in FIGS. 3B and 3C, the width L1 of the locking
[0054]
Moreover, since the width K2 of the
[0055]
Therefore, the locking
[0056]
On the other hand, even when the
[0057]
Therefore, the
[0058]
In the
[0059]
Further, the arc-shaped
[0060]
These arc-shaped
[0061]
In addition, the above-described
[0062]
When the magnet-
[0063]
In the non-contact
[0064]
At this time, the two
[0065]
The magnetic flux density passing through the
[0066]
The magnetic flux density detected by each of the
[0067]
Further, in the non-contact
[0068]
By forming the
[0069]
In addition, by forming the sector-shaped arc-shaped
[0070]
In addition, since the arc-shaped peripheral surface has a certain peripheral length, a long contact length (close proximity length) with the inner
[0071]
Since the locking
[0072]
In addition, the pair of
[0073]
Further, the locking
[0074]
Further, since the two locking
[0075]
In the non-contact type
[0076]
That is, the locking
[0077]
Further, the difference in the formation size such as the width, the length, the shape, and the like, and the difference in the formation position may be combined so that the erroneous assembly is impossible.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the non-contact rotation angle sensor according to the present invention, the element holder formed substantially symmetrically with respect to the axis cannot be reversely assembled to the circuit board. Erroneous assembly can be effectively prevented.
[0079]
That is, according to the non-contact rotation angle sensor according to the first aspect of the present invention, since the element holder has a substantially symmetrical shape with respect to the axis, the two regions are arranged with good balance with respect to the axis. Can be.
[0080]
Further, by forming the element holding portion at the center portion of the element holder including the axis, the two magnetic detection elements held by the element holding portion can be arranged on the axis. Through the two regions sandwiched between the region portions, the connection terminals of the two magnetic detection elements can be respectively distributed and extended to the circuit board, and the connection terminals of the two magnetic detection elements can be wired with good balance. .
[0081]
The fixing locking projection formed on each region of the element holder and the fixing locking hole formed on the circuit board are set to a position and / or a size that can be engaged only by a preset combination. Therefore, there is no engagement in a combination other than the preset combination, so that erroneous assembly when the element holder is engaged and fixed to the circuit board can be prevented.
[0082]
Further, according to the non-contact rotation angle sensor according to the second aspect of the present invention, each sector-shaped circular arc surface can be formed as a misalignment preventing portion that abuts or approaches the inner peripheral surface of the housing. Since the position of the element holder can be prevented from being displaced at the two portions that are farthest from each other with respect to the axis, the effect of preventing the displacement can be enhanced as compared with the case where the dislocation is prevented between two adjacent portions. Can be.
[0083]
In addition, since the arc peripheral surface has a certain peripheral length, a long contact length (close length) with the inner peripheral surface of the housing can be ensured.
[0084]
Further, according to the non-contact type rotation angle sensor according to the third aspect of the present invention, each of the two fixing locking projections is formed closer to the outermost edge (surrounding edge of the fan-shaped arc) of each area portion than the axis. As a result, a longer pitch between both fixing locking projections can be ensured, and a combination error with the circuit board can be reduced as compared with the case where the pitch between both fixing locking projections is shorter than that formed near the axis. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a non-contact rotation angle sensor according to an embodiment of the present invention.
2A is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line BB in FIG.
3 (a) is a view taken in the direction of arrow C in FIG. 1, and FIGS. 3 (b) and (c)
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a conventional non-contact rotation angle sensor.
5A is a view taken along the arrow D in FIG. 4, and FIG. 5B is a cross-sectional view showing a cross section taken along line EE in FIG.
[Explanation of symbols]
44
46a Circular arc surface (outermost edge)
47,48 Locking claw (Locking protrusion)
49 IC holder (element holder)
50 Hall IC (magnetic detection element)
X axis (axis)
Claims (3)
前記磁気検出素子を2つ備え、
前記回路基板には、前記2つの磁気検出素子によってそれぞれ検出された磁束密度に対応した電気出力を各別に出力する電気回路が形成され、
前記素子ホルダは、前記軸線を挟んで略対称形状を呈し、前記素子保持部は、前記素子ホルダの前記軸線を含む中央部分に、前記2つの磁気検出素子を平行に保持するように形成され、前記対称形状を形成する各領域部分から前記回路基板に向かって、前記回路基板への固定用係止突起がそれぞれ形成され、
前記回路基板には、これら固定用係止突起がそれぞれ係合される固定用係止孔が形成され、
前記2つの固定用係止突起および前記2つの固定用係止孔は、予め設定された組合せのみで係合可能な位置および/またはサイズに設定されていることを特徴とする非接触式回転角度センサ。At one end of the rotating shaft, a pair of magnets disposed facing each other with the axis of the rotating shaft interposed therebetween, a magnetic detecting element for detecting a penetrating magnetic flux density, and a magnetic flux density detected by the magnetic detecting element. A circuit board on which an electric circuit for outputting as an electric output corresponding to the magnetic flux density is formed; A housing to be accommodated in the circuit board is fixed to the circuit board so as to be substantially parallel to the circuit board, and the magnetic detection element is mounted on the axis passing through a parallel magnetic field formed between the pair of magnets. A non-contact type rotation angle sensor including an element holder on which an element holding portion for holding the magnetic detection element is erected so as to be disposed.
Comprising two of said magnetic sensing elements,
An electric circuit is formed on the circuit board to output an electric output corresponding to the magnetic flux density detected by each of the two magnetic detection elements.
The element holder has a substantially symmetrical shape with the axis interposed therebetween, and the element holding portion is formed at a central portion including the axis of the element holder so as to hold the two magnetic detection elements in parallel, From each of the regions forming the symmetrical shape toward the circuit board, fixing locking projections to the circuit board are respectively formed,
The circuit board is formed with fixing locking holes to which the fixing locking projections are respectively engaged,
The two fixing locking projections and the two fixing locking holes are set to a position and / or a size that can be engaged only by a preset combination. Sensors.
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