JP2005351757A - 回転型センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 往復回転時のガタの発生を防止し、駆動軸の回転に対する追従性を向上し、ヒステリシスの向上が図れる回転型センサを提供する。
【解決手段】 支持部を有する筐体１と、係合孔３ｆを有し、筐体１に回転可能に支持された回転体３と、回転体３の係合孔３ｆに係合される駆動軸９と、係合孔３ｆに保持されると共に、駆動軸９の周面に弾接されて駆動軸９の回転を回転体３に伝達する弾性部材と、回転体３の回転を検出する回転検出手段とを備え、弾性部材は、駆動軸９の一方の面に弾接して一方向へ押圧する第１の弾性部材４と、駆動軸９の一方の面とは直交する他方の面に弾接して、第１の弾性部材４の押圧方向とは直交する方向へ押圧する第２の弾性部材５からなり、駆動軸９の第１の弾性部材４との当接部を平坦面で形成すると共に、第１の弾性部材４の弾接部を中央にスリット４ｂを挟んで対向する一対のばね片４ａで形成した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、回転型センサに係り、特に外部から伝達される駆動力を駆動軸を介して回転体に伝達する場合の駆動軸結合構造に関する。

従来の回転型センサの構造としては、車両のスロット軸等の駆動軸が係合する係合部を有する回転体と、この回転体を回転可能に保持する筐体及びこの筐体の開口部を蓋閉する蓋体からなるケーシングと、このケーシング内に収納されて前記回転体の回転によて操作され、摺動子と抵抗体パターン、集電体パターンからなる角度検出部から構成された回転型センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、従来の回転型センサの構造を図に基づいて説明する。
図１１は従来の回転型センサの断面図、図１２は回転体の平面図、図１３は第１の弾性部材の正面図、図１４は同じく側面図である。

図において、筐体５１には、大径穴部５１ａと、小径孔部５１ｂと、小径孔部５１ｂに連接した収納部５１ｃとを有する。また、収納部５１ｃの下方で筐体５１の下端面には開放端部５１ｄが形成されている。また、小径孔部５１ｂは、円環状の第１段部５１ｅと、これより小さな第２段部５１ｆに設けられた貫通孔で形成されており、この第１段部５１ｅと第２段部５１ｆとが支持部として形成されている。

回転体５２は、円盤状の基部５２ａと、基部５２ａの前方に位置して設けられた係合部５２ｂと、反対側の後方に位置した軸部５２ｃとを有している。また、基部５２ａの外周縁部には鍔部５２ｓが形成されている。また、係合部５２ｂには、断面が略Ｄ字状の凹部５２ｄと、凹部５２ｄ内の一部に設けられ、回転軸５２の軸心方向と平行である平坦な平坦面部５２ｅと、凹部５２ｄの底壁５２ｆから突出された一対の凸部５２ｇが設けられており、平坦部５２ｅは駆動軸６０の軸線方向と平行に設けられている。係合部５２ｂには、駆動軸６０が係合されている。

また、回転体５２の基部５２ａ下面には、摺動子５９が固着されている。抵抗体基板５３は、基部５３ａの表面上に設けられた抵抗体パターン５３ｂ、及び導電体パターン５３ｃと、複数の端子５３ｅとを有している。摺動子５９と抵抗体基板５３とで角度検出部の一部を構成している。回転体５２が軸部５２ｃを中心として回動した際に、摺動子５９と抵抗体パターン５３ｂ、及び導電体パターン５３ｃとが摺接するものとなる。

第１弾性部材５５は、平坦な保持部５５ａと、保持部５５ａと対向するばね部５５ｂと、保持部５５ａとばね部５５ｂを連結するＵ字状の屈曲部５５ｃとを有する。また、保持部５５ａの自由端には直交する方向に延びた止め部５５ｆが、ばね部５５ｂの自由端には弾接部５５ｇが設けられている。この第１弾性部材５５は板ばねとして構成されている。この第１弾性部材５５は、屈曲部５５ｃが回転体５２の凹部５２ｄの低壁５２ｆに当接して平坦面部５２ｅと一対の突部５２ｇとの間に配設されている。

蓋体５７は、平板状の蓋部５７ａと、円筒状の保持部５７ｃを有し、筐体５１の下端側の開放端部５１ｄを蓋閉している。保持部５７ｃには支持部５８が配設され、この支持部５８によって回転体５２の軸部５２ｃが回動可能に軸支されている。

駆動軸６０は、円柱状の円柱部６０ａと、断面がＤ字状の駆動部６０ｂとを有している。また、駆動部６０ｂの外周の一部には、平坦部６０ｃが設けられている。この起動軸６０は、回転体２の係合部５２ｂに第１弾性部材５５を介して係合されている。この時、起動軸６０の平坦部６０ｃに第１弾性部材５５のバネ部５５ｂの弾接部５５ｇが弾接されて、駆動軸６０が係合部５２ｂ内に第１弾性部材５５によって、はめ合わされている。この第１弾性部材５５による駆動軸６０のはめ合わせによって、駆動部６０が係合部５２ｂ内に係止された状態に配設されるものとなっている。

特開２００２−３９７８９号公報

しかしながら、上述した従来の回転型センサの構造においては、駆動軸と回転体との結合に、板ばねからなる弾性部材を弾接するはめ合わせによって結合させる構成となっているため、板ばねの捻れなどにより、板ばねと駆動軸、及び板ばねと回転体の接触面（係合面）が歪んでいたり、傾いたりすると往復回転時にガタが発生し、駆動軸の回転に対する追従性（ヒステリシス）が悪化するという問題があった。

したがって、本発明では上述した問題点を解決し、往復回転時のガタの発生を防止し、駆動軸の回転に対する追従性を向上し、ヒステリシスの向上が図れる回転型センサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明では第１の解決手段として、支持部を有する筐体と、係合孔を有し、前記筐体に回転可能に支持された回転体と、この回転体の前記係合孔に係合される駆動軸と、前記係合孔に保持されると共に、前記駆動軸の周面に弾接されて前記駆動軸の回転を前記回転体に伝達する弾性部材と、前記回転体の回転を検出する回転検出手段とを備え、前記弾性部材は、前記駆動軸の一方の面に弾接して一方向へ押圧する第１の弾性部材と、前記駆動軸の一方の面とは直交する他方の面に弾接して、前記第１の弾性部材の押圧方向とは直交する方向へ押圧する第２の弾性部材からなり、前記駆動軸の前記第１の弾性部材との当接部を平坦面で形成すると共に、前記第１の弾性部材の弾接部を中央にスリットを挟んで対向する一対のばね片で形成した構成とした。

また、第２の解決手段として、前記駆動軸は、前記第１の弾性部材との当接部に対向する面を平坦面で形成すると共に、これに係合する前記回転体の前記係合孔の受面を平坦面で形成した構成とした。
また、第３の解決手段として、前記係合孔の受面の中央には、凹状の縦溝部を形成した構成とした。
また、第４の解決手段として、前記第１の弾性部材の弾性力を、前記第２の弾性部材の弾性力よりも大きく形成した構成とした。

以上説明したように、本発明の回転型センサは、支持部を有する筐体と、係合孔を有し、筐体に回転可能に支持された回転体と、回転体の係合孔に係合される駆動軸と、係合孔に保持されると共に、駆動軸の周面に弾接されて駆動軸の回転を回転体に伝達する弾性部材と、回転体の回転を検出する回転検出手段とを備え、弾性部材は、駆動軸の一方の面に弾接して一方向へ押圧する第１の弾性部材と、駆動軸の一方の面とは直交する他方の面に弾接して、第１の弾性部材の押圧方向とは直交する方向へ押圧する第２の弾性部材からなり、駆動軸の第１の弾性部材との当接部を平坦面で形成すると共に、第１の弾性部材の弾接部を中央にスリットを挟んで対向する一対のばね片で形成したことから、第１及び第２の弾性部材により駆動軸が回転体の係合孔の一端方向に押し付けられるので係合が強固になると共に、第１の弾性部材の弾接部の中央にスリットを設けることにより、弾接部が左右独立したばねとして働くことが可能になるので、駆動軸の回転に対する追従性が向上し、ヒステリシスの向上が図れる。また、駆動軸の当接面との接触面の中央部が端部よりも突出することがないので、往復回転時のガタの発生を防止でき、ヒステリシスの悪化を防ぐことができる。

また、駆動軸は、第１の弾性部材との当接部に対向する面を平坦面で形成すると共に、これに係合する回転体の係合孔の受面を平坦面で形成したことから、第１の弾性部材により押圧される駆動軸と回転体との係合部が互いに平坦面となるため、係合が密となり、更に駆動軸の回転に対する追従性が向上する。
また、係合孔の受面の中央には、凹状の縦溝部を形成したことから、駆動軸と係合する受面の中央部が端部よりも突出することがないので、更に、往復回転時のガタの発生を防止できる。
また、第１の弾性部材の弾性力を、第２の弾性部材の弾性力よりも大きく形成したことから、駆動軸と回転体の係合孔内での遊びを防止でき、確実に駆動軸
の往復回転時のガタの発生を防止できる。

以下、本発明の回転型センサの実施形態を図１乃至図１０に示す。図１は本発明の回転型センサの平面図、図２は回転型センサの断面図、図３は回転型センサの要部断面図、図４は回転体の斜視図、図５は第１の弾性部材の斜視図、図６は第１の弾性部材の側面図、図７は第２の弾性部材の斜視図、図８は第２の弾性部材の側面図、図９は駆動軸の斜視図、図１０は駆動軸の側面図である。

図において、筐体１は、合成樹脂等の絶縁材からなり、上面が開口された箱状に形成されている。この筐体１の開口内には、やや幅広の第１の収納部１ａと、この第１の収納部１ａに連設されて略半円状の第２の収納部１ｂが設けられており、この第２の収納部１ｂに後述する回転体３が回転可能に収容されている。また、前記筐体１の外周側面の一端部には、外方に突出した接続用のコネクタソケット部２が形成されている。

前記第１の収納部１ａには、図示しない自動車側の機構部品の一部が収容され、前記筐体１が自動車側に取り付けられるとともに、前記コネクタソケット部２を介して自動車側の制御回路と接続されている。

前記第２の収納部１ｂには、後述する回転体３を回転可能に支持する凹状の支軸部１ｃが設けられており、この支軸部１ｃの周面には後述する抵抗体基板８を保持する基板保持部１ｄが設けられている。また、第２の収納部１ｂの上面側には、後述する蓋体１０が係合される複数の係合突起１ｅが形成されている。

回転体３は、合成樹脂等の絶縁材からなり、略円形状の軸受部３ａと、この軸受部３ａの一端側に延出した方形状の摺動子受部３ｂとを有している。前記軸受部３ａには、下方に設けられ、前記凹状の支軸部１ｃに回転可能に支持される円柱状の回転軸３ｃと、この回転軸３ｃの上方に延出した鍔部３ｄとが設けられており、この鍔部３ｄの上面側には、凹部と凸部からなる緩衝ばね係止部３ｅが設けられている。

また、回転軸３ｃの上面側には、回転軸３ｃの底面近傍に至る係合孔３ｆが設けられている。この係合孔３ｆは、平面視やや長細状の第１係合孔３ｇと、この第１係合孔３ｇの長手方向の一端側に直交する方向に連続して形成された第２係合孔３ｈとから形成されている。また、第１係合孔３ｇの長手方向に対向する面は互いに平行な平坦面から形成されており、このうち一方の平坦面には、凹状の縦溝部３ｉが形成されている。また、第１係合孔３ｇの近傍に、長手方向に沿って細溝からなる係止溝３ｊが形成されている。また、前記摺動子受部３ｂの下面側には、複数のボス３ｋが突設されている。

第１の弾性部材４及び、第２の弾性部材５は弾性を有する金属板からなり、前記回転体３の第１係合孔３ｇ及び、第２係合孔３ｈに挿入されて係止されている。第１の弾性部材４は、中央にスリット４ｂを挟んで膨出した弾接部を有する一対のばね片４ａ、４ａと、このばね片４ａ、４ａの背面に対向して折り曲げられた係止片４ｃとを有している。この第１の弾性部材４は、一対のばね片４ａ、４ａが前記回転軸３ｃの第１係合孔３ｇに挿入されると共に、係止片４ｃが前記係止溝３ｊに係止されることにより、前記回転体３に係合されている。

また、第２の弾性部材５は、略逆Ｕ字状に形成され、弾接部を有するばね片５ａと、このばね片５ａの背面に対向して折り曲げられたやや長めの係止片５ｂとを有している。この第２の弾性部材５は、前記第１係合孔３ｇの長手方向の一端側に直交する方向に連続して形成された第２係合孔３ｈに挿入されて、前記第１の弾性部材４とは直交する方向に弾性付勢するように、互いのばね片４ａ、４ａと５ａとが直交する方向に配置されている。尚、前記第１の弾性部材４の弾性力は、前記第２の弾性部材５の弾性力よりも大きくなるように形成されている。

また、前記回転体３の鍔部３ｄの緩衝ばね係止部３ｅには、弾性を有する薄板金属板で波状の環状に形成された緩衝ばね６が係止されている。この緩衝ばね６の弾性力により、前記回転体３が、前記筐体１の第２の収納部１ｂの支軸部１ｃと蓋体１０との間に一定のトルク感を持って回転可能となっている。

また、前記回転体３の前記摺動子受部３ｂの下面側に設けられた、複数の前記ボス３ｋには、導電性の薄板金属板からなる摺動子７が固着されている。また、この摺動子７に対向して、前記筐体１の第２の収納部１ｂの基板保持部１ｄにはフェノール樹脂やエポキシ樹脂等の積層板からなる抵抗体基板８が保持されている。この抵抗体基板８の上面には、図示はしないが、カーボン等を印刷して形成した抵抗体パターンや、銀等を印刷して形成した導電体パターンが形成されており、この抵抗体パターンや導電体パターンと前記摺動子７が摺接することで、所望の回転時の出力が得られるものとなっている。この摺動子７及び、抵抗体基板８で前記回転体３の回転を検出する回転検出手段を構成している。

駆動軸９は、金属材あるいは合成樹脂等の絶縁材からなり、円柱状の操作部９ａと、この操作部９ａの下端側に突出された、両面が平板状の平坦面からなる伝達部９ｂとを有している。この駆動軸９は、伝達部９ｂが前記回転体３の回転軸３ｃの第１係合孔３ｇ及び第２係合孔３ｈに挿入されて、前記第１、及び第２の弾性部材４、５のばね片４ａ、５ａに弾接されることにより、前記回転体３の回転軸３ｃに係合されるものとなる。

この時、前記駆動軸９は、前記伝達部９ｂの平板状の平坦面が前記第１の弾性部材４のばね片４ａで一方向に弾性付勢され、また、前記第２の弾性部材５のばね片５ａでこれとは直交する方向に弾性付勢されることから、前記第１、及び第２の弾性部材４、５により、前記駆動軸９が前記回転体３の第１の係合孔３ｇの一端方向に押し付けられることになるので、互いに強固に係合されるものとなっている。

また、前記駆動軸９は、前記第１の弾性部材４との当接部に対向する面を平坦面で形成すると共に、これに係合する前記回転体３の第１係合孔３ｇの受面を平坦面で形成したことから、前記第１の弾性部材４により押圧される前記駆動軸９と前記回転体３との係合部が互いに平坦面となるため、係合が密となり、駆動軸９が回転する際には、回転体３の追従性が向上するものとなる。

また、前記第１の係合孔３ｇの受面の中央には、凹状の前記縦溝部３ｉを形成したことから、前記駆動軸９と係合する受面の中央部が端部よりも突出することがないので、駆動軸９が往復回転する際のガタの発生を防止できるものとなる。また、前記第１の弾性部材４の弾性力を、前記第２の弾性部材５の弾性力よりも大きくなるように形成してあるので、前記駆動軸９と前記回転体３の係合孔３ｇ内での遊びを防止でき、確実に駆動軸９の往復回転時のガタの発生を防止できるものとなっている。

蓋体１０は、合成樹脂等の絶縁材からなり、略半円状に形成され、前記筐体１の第２の収納部１ｂの上面開口を覆うように、周面部が前記係合突起１ｅと係合されて蓋閉されている。また、この蓋体１０の略中央部には、貫通孔１０ａが設けられている。この貫通孔１０ａは前記回転体３の回転軸３ｃと対向する位置に形成されており、この貫通孔１０ａに前記回転軸３ｃが望むように配設されている。この貫通孔１０ａの上方から、前記駆動軸９が挿入されて、前記回転軸３ｃの係合孔３ｆに前記伝達部９ｂが挿入されて結合されるものとなっている。

上記した本発明の実施例によれば、前記回転体３の係合孔３ｆに係合され、前記駆動軸９の周面を弾接して、駆動軸９の回転を前記回転体３に伝達する弾性部材を、前記駆動軸９の一方の面に弾接して一方向へ押圧する前記第１の弾性部材４と、前記駆動軸９の一方の面とは直交する他方の面に弾接して、前記第１の弾性部材４の押圧方向とは直交する方向へ押圧する前記第２の弾性部材５とから構成し、前記駆動軸９の前記第１の弾性部材４との当接部を平坦面で形成すると共に、前記第１の弾性部材４の弾接部を中央に前記スリット４ｂを挟んで対向する一対の前記ばね片４ａ、４ａで形成したことから、前記第１及び第２の弾性部材４、５により前記駆動軸９が前記回転体３の係合孔３ｆの一端方向に押し付けられるので係合が強固になると共に、前記第１の弾性部材４の弾接部の中央に前記スリット４ｂを設けることにより、弾接部が左右独立したばね片４ａ、４ａとして働くことが可能になるので、前記駆動軸９の回転に対する追従性が向上し、ヒステリシスの向上が図れるものとなる。

また、前記第１の弾性部材４の弾接部の中央に前記スリット４ｂを設けることにより、前記駆動軸９の当接面との接触面の中央部が、端部よりも突出することがないので、駆動軸９の往復回転時のガタの発生を防止でき、ヒステリシスの悪化を防ぐことができるものとなっている。

本発明の回転型センサを示す平面図である。 本発明の回転型センサを示す断面図である。 本発明の回転型センサを示す要部断面図である。 本発明の回転体を示す斜視図である。 本発明の第１の弾性部材を示す斜視図である。 本発明の第１の弾性部材を示す側面図である。 本発明の第２の弾性部材を示す斜視図である。 本発明の第２の弾性部材を示す側面図である。 本発明の駆動軸を示す斜視図である。 本発明の駆動軸を示す側面図である。 従来の回転型センサを示す断面図である。 従来の回転体を示す平面図である。 従来の第１の弾性部材を示す正面図である。 従来の第１の弾性部材を示す側面図である。

符号の説明

１：筐体
１ａ：第１の収納部
１ｂ：第２の収納部
１ｃ：支軸部（支持部）
１ｄ：基板保持部
１ｅ：係合突起
２：コネクタソケット部
３：回転体
３ａ：軸受部
３ｂ：摺動子受部
３ｃ：回転軸
３ｄ：鍔部
３ｅ：緩衝ばね係止部
３ｆ：係合孔
３ｇ：第１係合孔
３ｈ：第２係合孔
３ｉ：縦溝部
３ｊ：係止溝
３ｋ：ボス
４：第１の弾性部材
４ａ：ばね片（弾接部）
４ｂ：スリット
４ｃ：係止片
５：第２の弾性部材
５ａ：ばね片（弾接部）
５ｂ：係止片
６：緩衝ばね
７：摺動子（回転検出手段）
８：抵抗体基板（回転検出手段）
９：駆動軸
９ａ：操作部
９ｂ：伝達部
１０：蓋体
１０ａ：貫通孔

Claims (4)

1. 支持部を有する筐体と、係合孔を有し、前記筐体に回転可能に支持された回転体と、この回転体の前記係合孔に係合される駆動軸と、前記係合孔に保持されると共に、前記駆動軸の周面に弾接されて前記駆動軸の回転を前記回転体に伝達する弾性部材と、前記回転体の回転を検出する回転検出手段とを備え、前記弾性部材は、前記駆動軸の一方の面に弾接して一方向へ押圧する第１の弾性部材と、前記駆動軸の一方の面とは直交する他方の面に弾接して、前記第１の弾性部材の押圧方向とは直交する方向へ押圧する第２の弾性部材からなり、前記駆動軸の前記第１の弾性部材との当接部を平坦面で形成すると共に、前記第１の弾性部材の弾接部を中央にスリットを挟んで対向する一対のばね片で形成したことを特徴とする回転型センサ。
2. 前記駆動軸は、前記第１の弾性部材との当接部に対向する面を平坦面で形成すると共に、これに係合する前記回転体の前記係合孔の受面を平坦面で形成したことを特徴とする請求項１記載の回転型センサ。
3. 前記係合孔の受面の中央には、凹状の縦溝部を形成したことを特徴とする請求項２記載の回転型センサ。
4. 前記第１の弾性部材の弾性力を、前記第２の弾性部材の弾性力よりも大きく形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の回転型センサ。
   

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