JP2005189053A - 回転角度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】
ホルダとヨークとが互いの円筒形状を保って固定される回転角度センサを提供すること。
【解決手段】
被検出物の回転に連動して回転すると共に磁性体からなるヨーク１４と、ヨーク１４の円筒形状部１４ａに固定されると共に一端に開口部を有する有底収容孔１５ａを備えるホルダ１５と、ホルダ１５の有底収容孔内１５ａに固定される永久磁石１６と、ヨーク１４の円筒形状部１４ａに対向するように設けられると共に通過する磁束密度に応じた信号を出力するホールＩＣ２２とを備え、永久磁石１６が固定されたホルダ１５は、ヨーク１４内に挿入された後、その係止部１５ｂがヨーク１４の円筒形状部１４ａの一部にかしめられることによってヨーク１４に固定される回転角度センサ１０において、切欠き状に設けられる係止部１５ｂには、ホルダ１５の円周方向に沿って延在すると共にホルダ１５の軸方向に沿って貫通する溝１５ｇが形成される構成としたこと。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転角度センサに関するものである。

従来のこの種の回転角度センサとしては、後述の特許文献１に記載のものが公知となっている。この回転角度検出センサは、被検出物の回転に連動して回転するとともに少なくとも円筒形状部を有する磁性体からなるロータコアと、ロータコアの円筒形状部に固定された永久磁石と、ロータコアと対向するように配置されたステータコアと、ステータコアの内部に固設されるとともに通過する磁束密度に応じた信号を出力する磁気検出素子とを備えており、磁気検出素子の出力信号に基づいて被検出物の回転角度が検出される構成となっている。ロータコアの円筒形状部には、一端に開口部を有する有底収容孔を備えた樹脂製ホルダが固定されており、前述した永久磁石は、この樹脂製ホルダの有底収容孔内に収容されている。そして、永久磁石を収容した樹脂製ホルダは、ロータコア内に挿入された後ロータコアの円筒形状部の一部を径内方向へ向けてかしめることにより、ロータコアの円筒形状部に固定される構成となっている。
特開２００３−１６１６４０号公報（第４〜５頁、図２を参照）

ところが、ロータコアの円筒形状部の一部に荷重を加えて径内方向へ向けてかしめる際に、ロータコアのうち荷重が加えられる部分（かしめ部）以外にも荷重の影響が及ぶことになり、ロータコアに変形が生じてしまう。昨今の回転角度センサにおいては、小型化を進める上で、ロータコア近傍のクリアランス（隙間）が極めて小さなものとなっているため、ロータコアの変形の程度によっては、周辺の部材との間で干渉が生じる恐れがある。この場合、干渉に起因したロータコアならびに周辺部材の損傷、ひいては、センサにおける検出精度の悪化等が懸念される。

また、上述の回転角度センサでは、かしめによって樹脂製のホルダに作用する荷重の影響を緩和するため、樹脂製ホルダのうち、ロータコアのかしめ部に対応する位置にある部分には切欠部が設けられている。つまり、荷重が加えられて変形したロータコアのかしめ部によって樹脂製ホルダの切欠部がかしめられ、樹脂製ホルダがロータコアに固定される構成となっている。この場合、樹脂製ホルダがロータコアにかしめられて固定される以上、樹脂製ホルダの切欠部には、必然的にある程度の荷重が径内方向に向かって作用することになり、樹脂製ホルダにおける若干の変形は避けられないものとなっている。前述したように、樹脂製ホルダが固定されるロータコア近傍のクリアランスは極めて小さなものとなっているため、樹脂製ホルダ変形の程度によっては、周辺の部材、特に、ロータコアと対向するように配置されたステータコアとの間で干渉が生じる恐れがある。この場合、干渉に起因した樹脂製ホルダならびにステータコアの損傷が懸念され、センサ性能の確保という観点から考えると好ましくない。

よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ホルダとヨークとが互いの円筒形状を保って固定される回転角度センサを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の様に、被検出物の回転に連動して回転すると共に磁性体からなる略有底円筒状のヨークと、前記ヨークの円筒形状部に固定されると共に一端に開口部を有する有底収容孔を備える略円筒状のホルダと、前記ホルダの有底収容孔内に固定される永久磁石と、前記ヨークの円筒形状部に対向するように設けられると共に通過する磁束密度に応じた信号を出力する磁気検出素子とを備え、前記永久磁石が固定された前記ホルダは、前記ヨーク内に挿入された後、該ホルダに設けられる係止部が該ヨークの円筒形状部の一部にかしめられることによって該ヨークに固定される回転角度センサにおいて、切欠き状に設けられる前記係止部には、前記ホルダの円周方向に沿って延在すると共に該ホルダの軸方向に溝が形成される構成としたことである。

好ましくは、請求項２に記載の様に、前記係止部は、前記ヨークの前記円筒形状部のうち前記係止部に対応する位置に設けられると共に該ヨークの軸方向に沿って突出するように形成される爪部にかしめられる構成とすると良い。

請求項１に記載の発明によれば、切欠き状に設けられる係止部には、ホルダの円周方向に沿って延在すると共に同ホルダの軸方向に溝が形成されている。ヨークの円筒形状部の一部にかしめられる係止部には、必然的にある程度の荷重が径内方向に向かって作用することになるが、溝によって、係止部に径外方向から作用するかしめによる荷重の影響が緩和され、当該荷重がホルダの径内方向には伝達されにくい構造となっている。その結果、かしめによる荷重に起因したホルダの変形を防ぐことができ、ホルダの円筒形状を保ってヨークにホルダを固定することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、ヨークの円筒形状部にホルダが固定される際、径内方向に向けてかしめられる爪部は、その一端側が支持された突起状のものとなっているため、ヨークの円筒形状部のうち荷重爪部のみが独立して径内方向に変形する。この場合、円筒形状部のうち爪部以外の部位には変が加えられた形が生じることがなく、ヨークの円筒形状を保ってヨークにホルダを固定することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を基に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る回転角度センサ１０の軸方向断面図である。

同図に示されるように、この回転角度センサ１０の本体側の筐体をなすハウジング１１には、回転自在な被検出物（図示省略）に固定された回転軸１２が軸受１３を介して軸支されている。そして、この回転軸１２の先端部（図１において上端部）には、鉄等の磁性材料からなる略有底円筒状のヨーク１４が、かしめ等の方法により回転軸１２と同軸状に固着されている。その結果、ヨーク１４は、回転軸１２を介して、被検出物（図示省略）の回転に連動して回転するようになっている。

ヨーク１４の円筒形状部１４ａには、その内周側表面に、略円筒状の樹脂製のホルダ１５が固定されている。樹脂製のホルダ１５内には、周方向に適宜間隔をおいて４つの永久磁石１６（図１においては１つ。後述の図２（ａ）を参照）が配置・固定されている。したがって、永久磁石１６は、樹脂製のホルダ１５を介してヨーク１４の円筒形状部１４ａに固定される構成となっている。これら樹脂製のホルダ１５のヨーク１４への固定方法、ならびに永久磁石１６の樹脂製のホルダ１５内への配置・固定方法については後述する。

前述したハウジング１１には、その上端側においてコネクタハウジング２１が装着されている。このコネクタハウジング２１は、その内部に埋設・保持された電子部品である磁気検出素子としてのホールＩＣ２２と電気的に接続されたターミナル２３を基準にインサート成形されたものである。なお、コネクタハウジング２１がハウジング１１に装着された状態において、ホールＩＣ２２は、ヨーク１４の円筒形状部１４ａに対向するように設けられている。このとき、ホールＩＣ２２の周囲には、樹脂製のホルダ１５を介してヨーク１４に固定された永久磁石１６が配置されている。したがって、被検出物の角度変化に応じて回転軸１２（永久磁石１６）が回転すると、ホールＩＣ２２の近傍で発生する磁束の向きが変動する。ホールＩＣ２２は、この磁束に応じた信号を出力することで被検出物の回転角度の検出を行うように機能する。

図２は、前述した有底円筒状のヨーク１４の内部に、略円筒形状を呈すると共に内部に直方体形状を呈した４つの永久磁石１６を配置固定している樹脂製のホルダ１５が固定されている様子を示している。図２（ａ）はその上面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるｂ−ｂ断面図を示している。

図２において、略円筒形状を呈した樹脂製のホルダ１５は、その外周面がヨーク１４における円筒形状部１４ａの内周側表面に当接するようにヨーク１４内に収容されている。

樹脂製のホルダ１５には、ヨーク１４の開口部に近い側の端部において互いに対向する位置には、２箇所の係止部１５ｂが設けられている。樹脂製のホルダ１５は、ヨーク１４の円筒形状部１４ａのうち、この２箇所の係止部１５ｂに対応する位置に設けられる２箇所の爪部１４ｂを径内方向に向けてそれぞれかしめることにより、ヨーク１４に固定される。

爪部１４ｂは、図３に示されるように、ヨーク１４の円筒形状部１４ａのうち、樹脂製のホルダ１５の係止部１５ｂに対応する位置に設けられる切欠き部１４ｃから、同ヨーク１４の軸方向に沿って突出するように形成されている。つまり、爪部１４ｂは、その一端が支持された突起状のものとなっている。また、係止部１５ｂは、前述したように、樹脂製のホルダ１５のうち、ヨーク１４の爪部１４ｂに対応する位置に切欠き状に設けられている。係止部１５ｂには、樹脂製のホルダ１５の円周方向に沿って延在する溝１５ｇが形成されている。この溝１５ｇは、樹脂製のホルダ１５の軸方向に沿って貫通する貫通溝となっている。つまり、溝が貫通溝であることによって係止部１５ｂに径外方向から作用する荷重が径内方向には伝達されにくい構造となっている。この係止部１５ｂが爪部１４ｂにかしめられて係止されることによって、樹脂製のホルダ１５がヨーク１４に固定される。

直方体形状を呈した４つの永久磁石１６は、樹脂製のホルダ１５において周方向に適宜間隔をおいて軸方向に形成された４つの有底収容孔１５ａ内にそれぞれ挿入され固定されている。有底収容孔１５ａの側面を形成する部分のうち径外方向位置の部分は、底面１５ａｂ近傍から軸方向に沿って延在する片持ち梁１５ａａにて形成されている。この片持ち梁１５ａａは、樹脂のもつ弾性力により、底面１５ａｂ近傍を支点としてその先端部が径外方向に弾性変形可能となっている。片持ち梁１５ａａの先端部近傍には、有底収容孔１５ａの内部方向（図２において径内方向）に向けて突出する突起部１５ａｃが形成されている。樹脂製のホルダ１５の有底収容孔１５ａ内に挿入固定された後の永久磁石１６は、それ自身が有する複数の端部のうち、有底収容孔１５ａの開口部側かつ径外方向側の端部が上記した突起部１５ａｃに係合することにより、有底収容孔１５ａ内に固定されている。

以下、回転角度センサ１０の作動について簡単に説明する。

被検出物が回転すると、被検出物に固定された回転軸１２が回転し、回転軸１２に一体的に固定されたヨーク１４も連動して回転する。ヨーク１４が回転すると、ヨーク１４に樹脂製のホルダ１５を介して固定されている４つの永久磁石１６も連動して回転する。そうすると、コネクタハウジング２１の内部に埋設・保持されたホールＩＣ２２を通過する磁束の向きが当該回転に応じて変化する。これにより、ホールＩＣ２２の磁気検出方向を通過する磁束の成分が周期的に変動することになる。ホールＩＣ２２は、その磁気検出方向を通過する磁束密度に応じた信号を出力する素子であるので、ホールＩＣ２２の磁気検出方向を通過する磁束の成分が周期的に変動することにより、ホールＩＣ２２の出力信号も周期的に変動する。このホールＩＣ２２の出力信号の周期的変動を、コネクタハウジング２１に形成されたコネクタ部２１ａ内に露出しているターミナル２３に接続されている外部の検出手段（図示省略）を介して検出することにより、被検出物の回転角度を検出することができる。

以上説明した様に、本発明の回転角度センサ１０によれば、ヨーク１４の円筒形状部１４ａに樹脂製のホルダ１５が固定される際、径内方向に向けてかしめられる爪部１４ｂは、その一端側が支持された突起状のものとなっているため、ヨーク１４の円筒形状部１４ａのうち荷重が加えられた爪部１４ｂのみが独立して径内方向に変形する。この場合、円筒形状部１４ａのうち爪部１４ｂ以外の部位には変形が生じることがなく、ヨーク１４の円筒形状を保ってヨーク１４に樹脂製のホルダ１５を固定することが可能となる。

また、樹脂製のホルダ１５のうち、ヨーク１４の爪部１４ｂに対応する位置に切欠き状に設けられる係止部１５ｂには、樹脂製のホルダ１５の円周方向に沿って延在すると共に同樹脂製のホルダ１５の軸方向に沿って貫通する溝１５ｇが形成されている。爪部１４ｂにかしめられる係止部１５ｂには、必然的にある程度の荷重が径内方向に向かって作用することになるが、貫通溝である溝１５ｇによって、係止部１５ｂに径外方向から作用するかしめによる荷重の影響が緩和され、当該荷重が樹脂製のホルダ１５の径内方向には伝達されにくい構造となっている。その結果、かしめによる荷重に起因した樹脂製のホルダ１５の変形を防ぐことができ、樹脂製のホルダ１５の円筒形状を保ってヨーク１４に樹脂製のホルダ１５を固定することが可能となる。

本発明の実施形態に係る回転角度センサ１０の軸方向断面図である。 ヨーク１４の内部に、永久磁石１６を配置固定している樹脂製のホルダ１５が固定されている様子を示しており、図２（ａ）はその上面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるｂ−ｂ断面図を示している。 ヨーク１４の円筒形状部１４ａに設けられる爪部１４ｂを示す図である。

符号の説明

１０ 回転角度センサ
１４ ヨーク
１４ａ 円筒形状部
１４ｂ 爪部
１５ ホルダ
１５ａ 有底収容孔
１５ｂ 係止部
１５ｇ 溝
１６ 永久磁石
２２ ホールＩＣ（磁気検出素子）

Claims (2)

1. 被検出物の回転に連動して回転すると共に磁性体からなる略有底円筒状のヨークと、
   前記ヨークの円筒形状部に固定されると共に一端に開口部を有する有底収容孔を備える略円筒状のホルダと、
   前記ホルダの有底収容孔内に固定される永久磁石と、
   前記ヨークの円筒形状部に対向するように設けられると共に通過する磁束密度に応じた信号を出力する磁気検出素子とを備え、
   前記永久磁石が固定された前記ホルダは、前記ヨーク内に挿入された後、該ホルダに設けられる係止部が該ヨークの円筒形状部の一部にかしめられることによって該ヨークに固定される回転角度センサにおいて、
   切欠き状に設けられる前記係止部には、前記ホルダの円周方向に沿って延在すると共に該ホルダの軸方向に溝が形成されることを特徴とする回転角度センサ。
2. 前記係止部は、前記ヨークの前記円筒形状部のうち前記係止部に対応する位置に設けられると共に該ヨークの軸方向に沿って突出するように形成される爪部にかしめられることを特徴とする請求項１に記載の回転角度センサ。

Images