JP2008026081A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸方向の長さの増大を抑制することができる回転角検出装置を提供すること。
【解決手段】本発明による回転角検出装置１は、空洞部２を有する回転軸３と、回転軸３を回転自在に片持ち支持する軸受４と、空洞部２に磁界を形成する磁界形成手段５と、回転軸３の回転に伴う磁界の回転に基づいて回転軸３の回転角を検出する回転角検出センサ６とを備える回転角検出装置であって、空洞部２を、軸受４の内周側に位置させて、回転角検出センサ６を空洞部２内に位置させて、空洞部２と軸受４と回転角検出センサ６を回転軸３の径方向視において重複させて位置させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車等のブレーキペダルや車高調整装置に用いられる回転角検出装置に関するものである。

近年、自動車等の車両に用いられるブレーキ装置は、ブレーキペダルのストロークに基づいて、ブレーキシリンダの油圧を電気指令的に調整するいわゆるブレーキバイワイヤ方式のものが多く採用されている。このようなブレーキ装置においては、ブレーキペダルのストロークを正確に検出するため、ブレーキペダルの回転角検出装置が必要となる。また車高調整装置においても車体と車輪とを連結するリンクの回転角を正確に検出する回転角検出装置が必要となる。

このような回転角検出装置に適用可能な技術としては、例えば特許文献１に記載されたような、磁界構成用の磁石を回転軸に設けて、ホール素子又は磁気抵抗素子等の磁界の回転に基づいて回転角を検出する回転角検出センサを備えたものが提案されている。
特開２００２−２８６５０２号公報

ところが、前述したようなブレーキ装置に適用される回転角検出装置は、ブレーキペダルを回転自在に支持する図示しない車体側のブラケットに設けられるものであり、図７に示すように、ブレーキペダルのストロークに連動して動作するセンサレバー５２に連結され、ブレーキペダルの回転中心に同軸に位置する回転軸５３を軸受５４が回転自在に片持ち支持することにより構成されている。加えて、軸受５４はホルダ５５に接着剤等により接合されており、軸受５４の軸方向端部には円筒形状の磁石ホルダ５６が設けられ、この磁石ホルダ５６が磁界形成用の磁石５７を保持している。さらに、ホルダ５７が回転角検出センサ５８を磁石５７が形成する磁界内に位置するように保持し、ホルダ５７は図示しないブラケットにボルト締め等により固定される。

上述しように、回転軸５３は軸受５４により片持ち支持されるため、センサレバー５２の端部に力Ｆが作用すると、回転軸５３と軸受５４の接触面には回転軸５３の径方向から視て反時計回りのモーメント、つまりはこじり力Ｍが作用する。このこじり力Ｍを支持するために軸受５４は回転軸方向の長さを長くせざるを得ず、ホルダ５５は軸受５４を包含する回転軸方向の長さとする必要が生じるため、回転角検出装置５１全体もホルダ５５の回転軸方向の長さの増大に伴い回転軸方向に長いものとせざるを得ないと言う問題があった。また、車高調整装置のリンクの回転角を検出する回転角検出装置においても同様の問題が生じる。

本発明は、上記問題に鑑み、回転軸方向の長さを抑制することができる回転角検出装置を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明による回転角検出装置は、
空洞部を有する回転軸と、前記回転軸を回転自在に片持ち支持する軸受と、前記空洞部に磁界を形成する磁界形成手段と、前記回転軸の回転に伴う前記磁界の回転に基づいて前記回転軸の回転角を検出する回転角検出センサとを備える回転角検出装置であって、
前記空洞部を、前記軸受の内周側に位置させて、
前記回転角検出センサを前記空洞部内に位置させて、
前記空洞部と前記軸受と前記回転角検出センサを前記回転軸の径方向視において重複させて位置させることを特徴とする。

ここで、前記回転角検出センサを支持するホルダを備えるとともに、前記ホルダを、前記軸受の前記空洞部側の軸方向端面に接合することが好ましい。

これによれば、前記ホルダの径方向の長さを短くして、前記回転角検出装置の径方向の長さを抑制することができる。

本発明によれば、回転軸方向の長さを抑制することができる回転角検出装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る回転角検出装置の一実施形態を回転軸の中心軸線を含む断面で示す模式図であり、図２は、本発明に係わる回転角検出装置の一実施形態の一部を回転軸の中心軸線方向から視て示す模式図である。

回転角検出装置１は、空洞部２を有する回転軸３と、回転軸３を回転自在に支持する軸受４と、空洞部２の内周側に設けられて磁界を形成する磁石５と、磁石５の構成する磁界の回転軸３の回転に伴う回転に基づいて、回転軸３の回転角を検出する回転角検出センサ６と、ホルダ７とを備えて構成される。

ホルダ７はここでは図示しないブレーキ装置の車体側のブラケットにボルトにより固定され、ホルダ７に接着剤等により接合された軸受４により回転軸３は回転自在に片持ち支持される。なお、ホルダ７は軸受４の外周面の空洞部２の反対側の軸端部に接合されている。

回転軸３はここでは図示しないセンサレバーに連結され、図示しないブレーキペダルのストロークに応じて回転される。

空洞部２は、回転軸３の軸端部に軸方向に延びる円柱状に形成され、軸受４の内周側に位置される。軸受４は、例えば真鍮を円筒状に加工した滑り軸受により構成され、回転軸３の外周面と軸受４の内周面との間にはグリスが封入される。なお、軸受４は、回転軸３を片持ちにて支持するため必要な軸方向長さを有して形成されている。

磁石５は、円弧柱状に形成される異なる極性を有する一対の磁石５ａ、５ｂにより構成され、図２に示すように、空洞部２を構成する回転軸３の軸端部の内周面に、それぞれの磁石５ａ、５ｂはそれぞれの内周面が対向するように接合される。なお、磁石５ａの内周面はＮ極を構成し、磁石５ｂの内周面はＳ極を構成するものとする。

回転角検出センサ６はホール素子を備えて構成されるものであり、樹脂等により成形された中空円筒状のホルダ７により空洞部２の内周側に位置するよう固定される。

さらに、円柱状の空洞部２と軸受４と回転角検出センサ６とは、回転軸３の径方向視において、重複させて位置させている。

なお、ホール素子を用いた回転角検出センサは以下のような原理により回転軸３の回転角を検出するものである。図２に示したように、磁石５ａの内周面（Ｎ極）と磁石５ｂの内周面（Ｓ極）との間の空洞部２には磁束密度Ｂの磁界が形成され、その磁界は回転軸３の回転に伴い回転する。

図３に示すように、ホール素子１０は、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる厚さ数μｍの平板状の半導体薄膜で形成されるものであり、図３中左右方向に電圧をかけて、前後方向端面から端子Ｐ、Ｑを引き出して、厚み方向に磁界を与えると、端子ＰＱ間に電圧Ｖを発生するものである。ホール素子１０の発生する電圧は、半導体薄膜よりなるホール素子１０の厚み方向の磁束に比例する。

図４に示すように、回転軸３の回転に伴って磁束密度Ｂの磁界に対して、平板状のホール素子１０が角度θだけ傾いているとすると、ホール素子１０の厚み方向の磁束成分はＢｃｏｓθとなる。従って、ホール素子１０の発生する電圧Ｖは、ホール係数をＲＨ、ホール素子１０の厚みをｄとすると、Ｖ＝ＲＨ／ｄ×Ｉｃ×Ｂｃｏｓθで表される。このため、端子ＰＱ間の発生電圧Ｖを検出することにより、回転軸３の回転角が検出できるのである。

なおここで、比較のために、従来の回転角検出装置の構成を示す。図５に示すように、従来の回転角検出装置５１は、回転軸５３と、回転軸５３を回転自在に片持ち支持する軸受５４と、回転軸５３の外周面の軸方向端部に接合される磁石ホルダ５６と、磁石５７と、ホルダ５５と、回転角検出センサ５８とから構成されている。回転角を検出する原理は、図１に示した回転角検出装置１を構成する回転角検出センサ６と同様であるため、詳細な説明は割愛する。

以上述べた図１に示した本発明による回転角検出装置１は、図５に示した従来の回転角検出装置５１に比して以下の有利な作用効果を有する。回転角検出装置１では、磁界を構成するために設けられる磁石５を保持し、回転軸３の回転とともに回転する磁界を回転角検出センサ６に付与するための空洞部２を、回転軸３の軸端部に設け、かつ、空洞部２と回転角検出センサ６と軸受４とを回転軸３の径方向視において重複させて位置させている。

このため、図５に示した従来の回転角検出装置５１のように、軸受５４、磁石ホルダ５６、回転角検出センサ５８が回転軸５３の軸方向に並んで、ホルダ５５の軸方向長さが長くなって、回転角検出装置５１全体の軸方向長さが長くなってしまうことを解消することができ、回転角検出装置１の軸方向長さを短くすることができる。加えて、磁石ホルダ５６を廃することができるので、部品点数の削減を図ることができる。

また、ホルダ７の軸方向長さを、ホルダ５５に比べて短くすることができるので、樹脂等により構成されるホルダ７の弾性変形に起因して、圧力角検出センサ６の空洞部２に形成される磁界に対する位置決めが不正確になることをも防止することができる。

さらに、空洞部２を備える回転軸３の径は、空洞部を設けない回転軸５３に比べて大きくする必要があるが、その場合には、回転軸３の径を大きくした分だけ、回転軸３のこじり力を支持するために必要な軸受４の軸方向長さは短くできる。これによっても、回転角検出装置１の軸方向長さを短くすることができる。

上述した実施例１においては、ホルダ７を、軸受４の外周面の空洞部２の反対側端部に接合したが、その構成に換えて、以下のような構成とすることもできる。

図６は、本発明に係る回転角検出装置の一実施形態を回転軸の中心軸線を含む断面にて示す模式図である。

回転角検出装置１１は、空洞部１２を有する回転軸１３と、回転軸１３を回転自在に片持ち支持する軸受１４と、空洞部１２の内周側に設けられて磁界を形成する磁石１５と、磁石１５の構成する磁界の、回転軸１３の回転に伴う回転に基づいて回転軸１２の回転角を検出する回転角検出センサ１６と、ホルダ１７とを備えて構成される。

ホルダ１７はここでは図示しないブレーキ装置の車体側のブラケットにボルト締めにより固定され、ホルダ１７に接着剤等により接合された軸受１４により回転軸３は回転自在に片持ち支持される。ホルダ１７は軸受１４の空洞部１２側の軸方向端面に接着剤等により接合される。

回転軸１３はここでは図示しないセンサレバーに連結され、図示しないブレーキペダルのストロークに応じて回転される。

空洞部１２は、回転軸１３の軸端部に軸方向に延びる円柱状に形成され、軸受１４の内周側に位置される。軸受１４は、例えば真鍮を円筒状に加工した滑り軸受により構成され、回転軸１３の外周面と軸受１４の内周面との間にはグリスが封入される。なお、軸受１４は、回転軸１３を片持ちにて支持するにあたり必要な軸方向長さを有して形成されている。

磁石１５は円弧柱状に形成される異なる極性を有する一対の磁石により構成され、空洞部１２を構成する回転軸１３の軸端部の内周面に、それぞれの磁石はそれぞれの内周面が対向するように接合される。なお、一方の磁石の内周面はＮ極を構成し、他方の磁石の内周面はＳ極を構成するものとする。

回転角検出センサ１６はホール素子を備えて構成されるものであり、樹脂等により成形された中空円筒状のホルダ１７により空洞部１２の内周側に位置するよう固定される。回転角を検出する原理は、図１に示した回転角検出装置１を構成する回転角検出センサ６と同様であるため、詳細な説明は割愛する。

以上述べた図６に示した本発明による回転角検出装置１１は、図５に示した従来の回転角検出装置５１に比して以下の有利な作用効果を有する。回転角検出装置１１では、磁界を構成するために設けられる磁石１５を保持し、回転軸１３の回転とともに回転する磁界を回転角検出センサ１６に付与するための空洞部１２を、回転軸１３の軸端部に設け、かつ、空洞部１２と回転角検出センサ１６と軸受１４とを回転軸１３の径方向視において重複させて位置させている。このため、図５に示した従来の回転角検出装置５１のように、軸受５４、磁石ホルダ５６、回転角検出センサ５８が回転軸５３の軸方向に並んで、ホルダ５５の軸方向長さが長くなって、回転角検出装置５１全体の軸方向長さが長くなってしまうことを解消することができ、回転角検出装置１１の軸方向長さを短くすることができる。加えて磁石ホルダ５６を廃することができるので、部品点数の削減を図ることができる。

また、ホルダ１７の軸方向長さを、ホルダ５５に比べて短くすることができるので、樹脂等により構成されるホルダ１７の弾性変形に起因して、圧力角検出センサ１６の空洞部１２内に形成される磁界に対する位置決めが不正確になることをも防止することができる。

加えて、空洞部１２を備える回転軸１３の径は、空洞部を設けない回転軸５３に比べて大きくする必要があるが、その場合には、回転軸１３のこじり力を支持するために必要な軸受１４の軸方向長さは短くできる。これによっても、回転角検出装置１１の軸方向長さを短くすることができる。

さらに、図１に示した実施例１の回転角検出装置１に対しても、以下の点で有利な作用効果を有する。ホルダ１７を軸受１４の空洞部１２側の軸方向端面に接合して設けているため、実施例１のホルダ７に比べて、回転軸１３の軸方向に延びる円筒状の部分を廃することができるので、ホルダ７の軸方向長さを短くするとともに、径方向長さも短くすることができ、回転数検出装置１１全体としての大きさを小さくすることができる。

さらに、ホルダ７において必要であった、回転軸の軸方向に延びる円筒状の部分を廃することにより、外力による弾性変形により、ホルダ１７の回転角検出センサ１６の位置決めが不正確になることを防止することができる。

加えて、ホルダ１７の形状をホルダ７のような中空円筒状のものから円盤状の簡易なものとすることができるので、樹脂等により一体成形してホルダ１７を形成するにあたり、製造コストを削減することもできる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

例えば本実施例において回転角検出センサとしてホール素子に換えて磁気抵抗素子を用いても良い。また、滑り軸受はオイルレスの無給油式のものを使用することもできるし、滑り軸受に換えて転がり軸受を用いることもできる。その場合は、図６に示したホルダ１７は軸受を構成するアウタレースに接合することが好ましい。さらに、回転軸に設けた空洞部の内周面に磁石を設けることに換えて、回転軸そのものを磁石として、空洞部内に磁界を形成することも可能である。

また、本発明は、ブレーキ装置や車高調整装置のみならず、直流ブラシレスモータなどの回転機に適用することも可能である。

本発明は、ブレーキペダルや車高調整装置に用いられる回転角検出装置に関するものであり、回転角検出装置のコンパクト化を実現することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。

本発明に係る回転角検出装置の一実施形態を示す模式図である。 本発明に係わる回転角検出装置の一実施形態の一部を示す模式図である。 本発明に係わる回転角検出装置の回転角検出センサの検出原理を示す模式図である。 本発明に係わる回転角検出装置の回転角検出センサの検出原理を示す模式図である。 従来の回転角検出装置の形態を示す模式図である。 本発明に係わる回転角検出装置の他の実施形態を示す模式図である。 従来の回転角検出装置の形態を示す模式図である。

符号の説明

１ 回転角検出装置
２ 空洞部
３ 回転軸
４ 軸受
５ 磁石
６ 回転角検出センサ
７ ホルダ
１１ 回転角検出装置
１２ 空洞部
１３ 回転軸
１４ 軸受
１５ 磁石
１６ 回転角検出センサ
１７ ホルダ
５１ 回転角検出装置
５２ センサレバー
５３ 回転軸
５４ 軸受
５５ ホルダ
５６ 磁石ホルダ
５７ 磁石
５８ 回転角検出センサ

Claims (2)

1. 空洞部を有する回転軸と、前記回転軸を回転自在に片持ち支持する軸受と、前記空洞部に磁界を形成する磁界形成手段と、前記回転軸の回転に伴う前記磁界の回転に基づいて前記回転軸の回転角を検出する回転角検出センサとを備える回転角検出装置であって、
   前記空洞部を、前記軸受の内周側に位置させて、
   前記回転角検出センサを前記空洞部内に位置させて、
   前記空洞部と前記軸受と前記回転角検出センサを前記回転軸の径方向視において重複させて位置させることを特徴とする回転角検出装置。
2. 前記回転角検出センサを支持するホルダを備えるとともに、前記ホルダを、前記軸受の前記空洞部側の軸方向端面に接合することを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。

Images