JP2009128163A

JP2009128163A - 回転角検出装置

Info

Publication number: JP2009128163A
Application number: JP2007303081A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sano; 正佐野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-06-11
Also published as: CN101441091B; EP2063232A3; US7774945B2; CN101441091A; EP2063232A2; US20090133271A1

Abstract

【課題】ステアリングシャフトへのホイール部材の組み付け作業が容易に行える回転角検出装置を提供する。
【解決手段】コードパターン列３ｅを有するホイール部材３を、先端部にカット面を持つステアリングシャフトの先端部に取付けて回転させ、ステアリングシャフトの回転情報を検出可能な回転角検出装置であって、リング部４ａに形成された開口４ｃにおいてカット面と対向する内周縁から延出する舌片４ｂを有する板金製の取付部材４を介してホイール部材３をステアリングシャフトに取付ける。舌片４ｂは開口を介して対向する折曲片であり、透孔が穿設された基端部と自由端側の先端部との間に曲部４ｈが形成されている。リング部４ａをホイール部材３の筒状部３ｂ上にかしめ固定して、軸孔３ａに挿入せしめたステアリングシャフトの外周面に存する一対の平坦面にそれぞれ舌片４ｂを線接触状態で圧接させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車の舵角センサ等に適用される回転角検出装置に係り、特に、被検出部を配設した合成樹脂製のホイール部材がステアリングシャフトに取り付けられて一体的に回転する回転角検出装置に関する。

従来より、自動車のステアリングシャフトと車体との間に回転角検出装置を配設し、この回転角検出装置にて検出されたステアリングホイールの操舵角度や操舵速度等に基づいて、サスペンションの減衰力制御やオートマチックトランスミッションのシフトポジション制御、あるいは四輪操舵車における後輪の操舵制御等を行うようにした技術が知られている。

通常、この種の回転角検出装置には、コードパターン列等の被検出部を有する回転可能なホイール部材と、信号検出素子等を実装した回路基板と、これらホイール部材および回路基板を収納して車体側に取り付けられるハウジング（ケース・カバー）とが具備されており、ステアリングシャフトの先端部の軸周りにホイール部材を取り付けることによって、ステアリングホイールの回転操作時にホイール部材がステアリングシャフトと一体的に回転されるように構成したものが多い（例えば、特許文献１参照）。このようにホイール部材がステアリングシャフトの軸周りに取着されていると、ホイール部材の回転に伴うコードパターン列等の位置変化をフォトインタラプタ等の信号検出素子で検出することによって、ステアリングシャフトの回転情報（回転量や回転方向等）が検出可能となる。
特開２００６−１７６６３号公報（第５−８頁、図１）

ところで、被検出部を有するホイール部材（ホイール部材４）を、先端部に一対の平坦面を持つステアリングシャフトに取り付けて使用される回転角検出装置では、ホイール部材の筒状部（ホイール部５２）の中央開口を直接または適当な取付部材を介して間接的に、ステアリングシャフトの先端部に外嵌させるという組み付け作業が必要となる。また、かかる組み付け作業を行ってステアリングシャフトに取着されたホイール部材は、回転方向に滑りやガタを生じないように保持されていることが望まれる。そのため従来は、組み付け作業時にホイール部材をステアリングシャフトの軸線方向へ押し込んで直接または間接的に強嵌合させることによって、組み付け作業後のホイール部材がステアリングシャフトに対して回転方向に滑りやガタが生じないようにしていたが、かかる組み付け作業ではホイール部材に相当大きな押し込み力を加えなければならないので、作業性が極めて悪いという問題があった。

なお、ホイール部材の組み付け時の作業性を改善するためにステアリングシャフトに対するホイール部材側の嵌合強度を若干弱めておくことも考えられるが、従来構造でホイール部材側の嵌合強度を弱めると、組み付け作業後のホイール部材がステアリングシャフトに対して回転方向に滑りやガタを生じてしまうため、良好な検出精度を確保することが困難となる。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、回転角の検出精度を劣化させずにステアリングシャフトへのホイール部材の組み付け作業が容易に行える回転角検出装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、先端部に一対の平坦面を持つステアリングシャフトが挿入される軸孔を有すると共に被検出部を有して前記ステアリングシャフトと一体的に回転する合成樹脂製のホイール部材と、このホイール部材に取り付けられて前記ステアリングシャフトと係合する金属板からなる取付部材と、前記ホイール部材の回転に伴う前記被検出部の位置変化を検出する信号検出手段と、前記ステアリングシャフトが回転可能に挿入される貫通孔を有して前記ホイール部材および前記信号検出手段を収納するハウジングとを備えた回転角検出装置であって、前記取付部材に、前記ステアリングシャフトの先端が挿通可能な開口を有するリング部と、このリング部の前記開口において前記一対の平坦面と対向する内周縁から前記軸孔内へ延出する一対の舌片とをそれぞれ形成し、これら一対の舌片の基端部と自由端側の先端部との間に曲げ部を形成し、これらの曲げ部は、前記取付部材が前記ステアリングシャフトに組み付けられたとき前記一対の平坦面と線接触して係合するように、前記両曲げ部の対向間隔が前記一対の平坦面の対向間隔よりも小さく設定され、かつ前記一対の舌片の先端部の対向間隔が前記一対の平坦面の対向間隔よりも大きく設定されているように構成した。

かかる構成により、ホイール部材の軸孔にステアリングシャフトの先端部を挿入させるべくホイール部材を該ステアリングシャフトの軸線方向へ押し込むと、一対の舌片とステアリングシャフトの先端部とが接触し、ステアリングシャフトの先端部をさらに挿入するのに伴い、それら一対の舌片は次第に外方へ押し広げられるように撓んで弾性反発力が生起されるため、ホイール部材がステアリングシャフトに組み付けられたとき、舌片の曲げ部をステアリングシャフトの一対の平坦面に線接触状態で圧接させることができる。したがって、その圧接力が特に大きくなくても、取付部材はステアリングシャフトに確実に係合・保持されて回転方向に滑りやガタを生じないので、取付部材を介してステアリングシャフトに保持されるホイール部材も回転方向に滑りやガタを生じる虞はなく、よって回転角の良好な検出精度を劣化させないようにすることができ、ステアリングシャフトの軸線方向へホイール部材を押し込む組み付け作業時に過大な押し込み力は不要となり、よって作業性が大幅に改善する。

上記の構成において、一対の舌片の基端部に１個以上の透孔がそれぞれ形成されていることが好ましく、こうすることによって、舌片を形成するための折曲加工が容易に行えると共に、透孔の数や大きさを適宜選択することにより、ホイール部材がステアリングシャフトに組み付けられたときに、一対の舌片の生起する弾性反発力が容易に調整できるようになる。

また、上記の構成において、取付部材のリング部の外周縁には全周に亘って絞り加工により突堤部が形成されていることが好ましく、こうすることによってリング部の剛性が高まるため、舌片をステアリングシャフトに圧接させることによって生じる反力でリング部が不所望に変形する虞がなくなる。

本発明の回転角検出装置によれば、被検出部を有するホイール部材に板金製の取付部材が付設してあり、ホイール部材の軸孔に挿入せしめたステアリングシャフトの先端部に存する一対の平坦面（カット面）に、取付部材の一対の舌片に形成された曲げ部を線接触状態で圧接させるという取付構造を採用しているため、その圧接力が特に大きくなくても、ステアリングシャフトに対して取付部材およびホイール部材を回転方向に滑りやガタを生じる虞なく確実に取り付けることができる。それゆえ、回転角の検出精度を劣化させないようにすることができ、ホイール部材をステアリングシャフトに組み付ける際に過大な押し込み力が不要となって作業性が容易に行える回転角検出装置を提供することができる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る回転角検出装置の分解斜視図、図２は図１に示す回転角検出装置を組み立てた状態の断面図、図３は図１に示す回転角検出装置で用いた取付部材の拡大斜視図、図４は本発明の実施形態例に係る回転角検出装置のロータ部が取り付けられるステアリングシャフトの先端部形状を示す斜視図である。

図１と図２に示す回転角検出装置は、自動車のステアリングシャフト１０（図４参照）の回転情報（回転量や回転方向等）を検出するためのものであって、ハウジングを構成するケース１とカバー２が車体側に取り付けられ、ロータ部であるホイール部材３が取付部材４を介してステアリングシャフト１０の先端部に取り付けられるようになっている。そして、ステアリングシャフト１０と一体的に回転するホイール部材３の回転情報を信号検出素子５が検出し、その検出信号がコネクタピン６を介して外部へ出力されるようになっている。なお、図４に示すように、ステアリングシャフト１０の先端部の外周面には一対の平坦なカット面（平坦面）１０ａが形成されている。

ホイール部材３は合成樹脂製であって、その中央にはステアリングシャフト１０が挿入される軸孔３ａが開設されており、円筒形の筒状部３ｂが軸孔３ａを囲繞している。この筒状部３ｂには、リベット７（図１参照）を挿通させるための取付孔３ｃが３箇所に開設されていると共に、一対の位置決め突起３ｄが天面に突設されている。ホイール部材３の外周部には、被検出部としてスリット列からなるコードパターン列３ｅが配設されている。このホイール部材３は金属板からなる取付部材４と一体化されてステアリングシャフト１０に取り付けられる。

取付部材４は板金加工によって製造されたものであり、円環状のリング部４ａと一対の幅広な舌片４ｂとを有している。リング部４ａの中央にはステアリングシャフト１０が挿通可能な開口４ｃが形成されており、リング部４ａの外周縁には全周に亘って絞り加工により突堤部４ｄが形成されている。開口４ｃは、カット面１０ａが形成されたステアリングシャフト１０の先端部の断面形状と略同形で、かつステアリングシャフト１０の先端部を挿入可能な寸法で形成されている。また、このリング部４ａには、周方向に１２０度ずつずらした３箇所に前記リベット７を挿通させるための取付孔４ｅが穿設されていると共に、１８０度離れた２箇所にホイール部材３の一対の位置決め突起３ｄを挿通させるための異形の位置決め孔４ｆが穿設されている。一対の舌片４ｂは、開口４ｃにおいて、ステアリングシャフト１０のカット面１０ａに対向する内周縁の２箇所から折曲片として筒状部３ｂのが軸孔３ａ内へと延出している。リング部４ａは３本のリベット７を用いてホイール部材３の筒状部３ｂ上にかしめ固定されるため、図２に示すように、軸孔３ａ内に一対の舌片４ｂを配置させた状態で取付部材４はホイール部材３と一体化される。図３から明らかなように、各舌片４ｂの基端部（各カット面１０ａに対向する部分であり、リング部４ａに対して折り曲げられた部分）には複数個の透孔４ｇが形成されている。また、各舌片４ｂの基端部と自由端側の先端部との間には、鈍角に折曲された曲げ部４ｈが形成されている。

これら一対の舌片４ｂはステアリングシャフト１０の先端部のカット面１０ａに線接触状態で圧接させるための弾性片であるが、図２に示すように、ステアリングシャフト１０に圧接させていない非組み付け状態では、両舌片４ｂの曲げ部４ｈの対向間隔がステアリングシャフト１０のカット面１０ａの対向間隔よりも小さくなるように設定されている。また、一対の舌片４ｂの先端部の対向間隔は、ステアリングシャフト１０のカット面１０ａの対向間隔よりも大きくなるように設定されている。さらに、リング部４ａの外周縁には、ホイール部材３に取付部材４を嵌合して取り付けることができるように、絞り加工によって突堤部４ｄが全周に亘り形成されている。したがって、リング部４ａの剛性が高まるため、ホイール部材３に取付部材４を嵌合して取り付けると、舌片４ｂをステアリングシャフト１０に圧接させることによって生じる反力でリング部４ａが不所望に変形する虞がなくなる。

ケース１は合成樹脂製であって、円環状の空間を画成している環形部１ａと、環形部１ａから径方向外側へ張り出された矩形部１ｂと、矩形部１ｂに立設されたコネクタ接続部１ｃとを有しており、環形部１ａに囲繞された貫通孔１ｄにステアリングシャフト１０の先端部が回転可能に挿入される。環形部１ａの外壁面には複数箇所に、カバー２をスナップ装着させるための係止孔１ｅが開設されている。矩形部１ｂ内には後述する回路基板８が配置される。コネクタ接続部１ｃには図示せぬ外部コネクタが挿入される。

カバー２は合成樹脂製であって、ケース１の環形部１ａと略同形な環形部２ａと、ケース１の矩形部１ｂと略同形な矩形部２ｂとを有しており、環形部２ａに囲繞された貫通孔２ｃにステアリングシャフト１０の先端部が回転可能に挿入される。また、環形部２ａの外壁面には係止孔１ｅと対応する複数箇所に係止爪２ｄが突設されており、これら係止爪２ｄを係止孔１ｅにスナップ係合させることによって、カバー２がケース１にスナップ装着されてハウジングが構成される。このハウジングの環形部１ａと環形部２ａによって覆われる空間にはホイール部材３が回転可能に収納され、ハウジングの矩形部１ｂと矩形部２ｂによって覆われる空間には信号検出素子５や回路基板８が収納される。

回路基板８の表面には図示せぬ回路パターンが形成されている。また、この回路基板８には複数の信号検出素子５やコネクタピン６や図示せぬ電子部品等が実装されている。信号検出素子５は受光素子と発光素子を対向させて組み合わせたフォトインタラプタであり、これら受光素子と発光素子はホイール部材３のコードパターン列（スリット列）３ｅの内周側と外周側に配置される。これにより、ホイール部材３の回転に伴うコードパターン列３ｅの位置変化が信号検出素子５によって検出できるようになっている。コネクタピン６には所定本数の外部コネクタ接続用のピン６ａが列設されており、これらピン６ａの先端部をケース１のコネクタ接続部１ｃ内に配置させることによって、図示せぬ外部コネクタが着脱できるようになっている。

次に、ホイール部材３を取付部材４を介してステアリングシャフト１０に取り付ける際の手順について説明する。まず、前述したように取付部材４のリング部４ａをホイール部材３の筒状部３ｂ上にかしめ固定して、相対向する一対の舌片４ｂを軸孔３ａ内に配置させた状態でホイール部材３と取付部材４を一体化する。しかる後、この一体品の軸孔３ａ内へ、ホイール部材３の天面（取付部材４を取り付けた面）と反対側の面からホイール部材３の天面へ向けてステアリングシャフト１０の先端部を挿入させるべく、ホイール部材３をステアリングシャフト１０の軸線方向へ押し込んでいく。その際、ステアリングシャフト１０の先端部の外周面に形成されている一対のカット面１０ａが一対の舌片４ｂの間へ挿入されるように位置合わせして押し込み作業を行う。かかる押し込み作業において、両舌片４ｂは、先端部の対向間隔がステアリングシャフト１０の一対のカット面１０ａの対向間隔よりも大きく、かつ曲げ部４ｈの対向間隔がステアリングシャフト１０のカット面１０ａの対向間隔よりも小さく設定されているため、ステアリングシャフト１０の先端部を両舌片４ｂの先端部と曲げ部４ｈとの間の部分に接触させてホイール部材３を押し込んでいけば、両舌片４ｂはステアリングシャフト１０によって次第に外方へ押し広げられるように撓んで弾性反発力が生起されて、その弾性反発力を増大させる。そして、軸孔３ａ内へのステアリングシャフト１０のさらなる挿入に伴い、各舌片４ｂの曲げ部４ｈと基端部との間の平板部分が対応するカット面１０ａに線接触状態で圧接されて、ステアリングシャフト１０の先端部に取付部材４を取り付けることができる。これにより、その圧接力が特に大きくなくても、取付部材４はステアリングシャフト１０の先端部に確実に係合・保持され、回転方向に滑りやガタを生じることなくステアリングシャフト１０と一体的に回転するようになる。したがって、取付部材４を介してステアリングシャフト１０の先端部に取り付けられたホイール部材３も、回転方向に滑りやガタを生じることなくステアリングシャフト１０と一体的に回転するようになる。

以上説明したように、本実施形態例に係る回転角検出装置では、リング部４ａと舌片４ｂを有する板金製の取付部材４をホイール部材３の筒状部３ｂに固定して両者を一体化した後、軸孔３ａにステアリングシャフト１０の先端部を挿入させるべくホイール部材３をステアリングシャフト１０の軸線方向へ押し込むことによって、一対の舌片４ｂがステアリングシャフト１０の一対の平坦なカット面１０ａに線接触状態で圧接してホイール部材３がステアリングシャフト１０に取着されるようになっている。このように相対向する一対の舌片４ｂがステアリングシャフト１０の一対のカット面１０ａに線接触状態で圧接させてあると、その圧接力が特に大きくなくても、取付部材４はステアリングシャフト１０に確実に係合・保持されて回転方向に滑りやガタを生じる虞がないため、取付部材４を介してステアリングシャフト１０に保持されるホイール部材３も回転方向に滑りやガタを生じる虞がなく、よって回転角の検出精度を劣化させずに良好な検出精度を確保することができる。また、ステアリングシャフト１０に対する舌片４ｂの圧接力を特に大きく設定する必要がないことから、ホイール部材３をステアリングシャフト１０の軸線方向へ押し込む組み付け作業時に過大な押し込み力は不要となり、よって作業性が大幅に改善する。

また、本実施形態例のように取付部材４の舌片４ｂの基端部に１個以上の透孔４ｇが形成されていると、舌片４ｂを形成するための折曲加工が容易に行えると共に、透孔４ｇの数や大きさを適宜選択することによって、舌片４ｂに生起する弾性反発力が容易に調整できるようになるため好ましい。

また、本実施形態例のように取付部材４のリング部４ａの外周縁に全周に亘って絞り加工により突堤部４ｄが形成されていると、リング部４ａの剛性が高まって、舌片４ｂをステアリングシャフト１０に圧接させることによって生じる反力でリング部４ａが不所望に変形する虞がなくなるため好ましい。

本発明の実施形態例に係る回転角検出装置の分解斜視図である。図１に示す回転角検出装置を組み立てた状態の断面図である。図１に示す回転角検出装置で用いた取付部材の拡大斜視図である。本発明の実施形態例に係る回転角検出装置のロータ部が取り付けられるステアリングシャフトの先端部形状を示す斜視図である。

符号の説明

１ケース（ハウジング）
１ｄ貫通孔
２カバー（ハウジング）
２ｃ貫通孔
３ホイール部材
３ａ軸孔
３ｂ筒状部
３ｅコードパターン列（被検出部）
４取付部材
４ａリング部
４ｂ舌片
４ｃ開口
４ｄ突堤部
４ｇ透孔
４ｈ曲げ部
５信号検出素子（信号検出手段）
６コネクタピン
７リベット
８回路基板
１０ステアリングシャフト
１０ａカット面（平坦面）

Claims

先端部に一対の平坦面を持つステアリングシャフトが挿入される軸孔を有すると共に被検出部を有して前記ステアリングシャフトと一体的に回転する合成樹脂製のホイール部材と、このホイール部材に取り付けられて前記ステアリングシャフトと係合する金属板からなる取付部材と、前記ホイール部材の回転に伴う前記被検出部の位置変化を検出する信号検出手段と、前記ステアリングシャフトが回転可能に挿入される貫通孔を有して前記ホイール部材および前記信号検出手段を収納するハウジングとを備えた回転角検出装置であって、
前記取付部材に、前記ステアリングシャフトの先端が挿通可能な開口を有するリング部と、このリング部の前記開口において前記一対の平坦面と対向する内周縁から前記軸孔内へ延出する一対の舌片とをそれぞれ形成すると共に、これら一対の舌片の基端部と自由端側の先端部との間に曲げ部を形成し、これらの曲げ部は、前記取付部材が前記ステアリングシャフトに組み付けられたとき前記一対の平坦面と線接触して係合するように、前記両曲げ部の対向間隔が前記一対の平坦面の対向間隔よりも小さく設定され、かつ前記一対の舌片の先端部の対向間隔が前記一対の平坦面の対向間隔よりも大きく設定されていることを特徴とする回転角検出装置。
請求項１の記載において、前記一対の舌片の前記基端部に１個以上の透孔がそれぞれ形成されていることを特徴とする回転角検出装置。
請求項１または２の記載において、前記リング部の外周縁には全周に亘って絞り加工により突堤部が形成されていることを特徴とする回転角検出装置。