JP2009133699A

JP2009133699A - 角度検出器

Info

Publication number: JP2009133699A
Application number: JP2007309606A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Nagumo; 友博南雲
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-18
Also published as: WO2009069487A1

Abstract

【課題】車両利用者に被操作部材の回動操作時の違和感を抑制することが可能な角度検出器を提供することを目的とする。
【解決手段】スロットルグリップ（被操作部材）１の操作量に応じて回動する第１の歯車２を有する磁石（磁性部材）３を備えたヨーク（磁性部材）４と、このヨーク４の回動に伴う磁界強度の変化を検出するホールＩＣ（磁気検出手段）５と、第１の歯車２の回動に伴って回動する第２の歯車６を有するとともにヨーク４の回動中心軸とは異なる他の回動中心軸を中心として回動する回動体（回動部材）７と、ヨーク４とホールＩＣ５と回動体７とを収納する空洞部８を有するケース（枠体）９と、一方の端部が回動体７に固定されるとともに他方の端部がケース９に固定され、スロットルグリップ１を初期位置に付勢する渦巻きばね（弾性部材）１０と、を備え、第１、第２の歯車２、６をはすば歯車としたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車や二輪車を代表とする各種車両の被操作部材の操作量（回動角）を検出する角度検出器に関するものである。

従来の角度検出器は、オートバイ等の被操作部材であるスロットルグリップに設けられる角度検出器として用いられる場合があり、この構成としては、第１の歯車を有しスロットルグリップの操作量に応じて回動する第１の回動部材と、前記第１の歯車に連結される第２の歯車を有し第１の回動部材の回動中心軸とは異なる他の回動中心軸を中心として回動する第２の回動部材と、前記第２の回動部材の回動位置を検出する位置検出手段と、前記第１，第２の回動部材と前記位置検出手段とを収納する枠体と、前記第１の回動部材を初期位置に付勢する弾性部材と，を備えたものである（例えば、特許文献１参照）。
実開平３−４８３０４公報

しかしながら、このような角度検出器は、前記第１、第２の歯車の噛み合いによって振動が発生し、この振動が運転者に伝わってしまい、スロットルグリップの回動操作時に違和感を与えてしまうといった問題点を有している。

そこで、本発明は前述した問題点に着目し、車両利用者に被操作部材の回動操作時の違和感を抑制することが可能な角度検出器を提供することを目的とする。

本発明は、被操作部材の操作量に応じて回動する第１の歯車を有する磁性部材と、この磁性部材の回動に伴う磁界強度の変化を検出する磁気検出手段と、前記第１の歯車の回動に伴って回動する第２の歯車を有するとともに前記磁性部材の回動中心軸とは異なる回動中心軸を中心として回動する回動部材と、前記磁性部材と前記磁気検出手段と前記回動部材とを収納する枠体と、一方の端部が前記回動部材に固定されるとともに他方の端部が前記枠体に固定され、前記被操作部材を初期位置に付勢する弾性部材と、を備え、前記第１、第２の歯車をはすば歯車としたものである。

また、本発明は、前記第１、第２の歯車の歯のねじれ角を４５度としたものである。

本発明によれば、所期の目的を達成でき、車両利用者に被操作部材の回動操作時の違和感を抑制することが可能な角度検出器を提供することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の第１実施形態を説明する。第１実施形態は、本発明の角度検出器を、例えば二輪車のハンドルバーに回動可能に設けられたスロットルグリップの操作量を検出するスロットル開度検出装置に適用したものである。

本実施形態のスロットル開度検出装置Ｔは、スロットルグリップ（被操作部材）１の操作量に応じて回動する第１の歯車２を有する磁石（磁性部材）３を備えたヨーク（磁性部材）４と、この磁石３とヨーク４との回動に伴う磁界強度の変化を検出するホールＩＣ（磁気検出手段）５と、第１の歯車２の回動に伴って回動する第２の歯車６を有するとともにヨーク４の回動中心軸Ｒ１とは異なる他の回動中心軸Ｒ２を中心として回動する回動体（回動部材）７と、ヨーク４とホールＩＣ５と回動体７とを収納する空洞部８を有するケース（枠体）９と、一方の端部が回動体７に固定されるとともに他方の端部がケース９に固定され、スロットルグリップ１を初期位置に付勢する渦巻きばね（弾性部材）１０とを備えたものである。なお、１４は、ホールＩＣ５からの電気信号を図示しない外部制御部であるエンジンコントロールユニットに伝達するための複数の電気コードであり、１５は、ホールＩＣ５を搭載する回路基板である。

スロットルグリップ１は、二輪車のスロットル開度を調整するものであり、ポリアセタール等の合成樹脂材料からなり、二輪車のハンドルバー１１の外周部を覆うように取り付けられ、ケース９の空洞部８内に収納される第１の鍔部１ａと、この第１の鍔部１ａの右方において第１の鍔部１ａとは所定間隔を設けて並設される第２の鍔部１ｂとを備え、第２の鍔部１ｂは、ケース９と後述するラバーグリップ１２との間に介在する構成となっている。そして、本実施形態では、第１の鍔部１ａの外周部１ｃが、後述する被検出体１３の環状溝部と嵌め合わされることで、スロットルグリップ１の操作量（回動操作）に応じて被検出体１３が連動して回動する構成となっている。

１ｄ、１ｅは、第１の鍔部１ａの外周部１ｃから外側に向けて、突出形成されたフランジであり、このうち、図２中、右側に位置するフランジ１ｄは、スロットルグリップ１が初期位置である回動始点に戻った際（つまり、スロットルグリップ１の回動操作が解除された際）に、ケース９の後述するスロットルグリップ１の回動始点を規定するストッパ１６と当接するとともに、被検出体１３と当接するものである。また、図２中、左側に位置するフランジ１ｅは、スロットルグリップ１が回動終点まで操作した際に、ケース９の後述するスロットルグリップ１の回動終点を規定するストッパ１６ａと当接するものである。

また、図１中、鍔部１ｂの右側には、スロットルグリップ１の外周部を覆うようにゴム材からなるラバーグリップ１２が取り付けられている。従って、前記運転者がラバーグリップ１２を把持して操作すると、スロットルグリップ１が回動し、これによりスロットルグリップ１の鍔部１ａに設けたフランジ３ｄが被検出体１３に当接し、被検出体１３を回動させるようになっている。

被検出体１３は、スロットルグリップ１の操作量に応じて回動するものであり、磁石３とヨーク４及び樹脂フレーム１３ａとから構成されている。本実施形態では、ヨーク４は一対で、樹脂フレーム１３ａを挟んで保持しており、磁石３も一対で、樹脂フレーム１３ａに設けた後述する２つの貫通孔部１３ｂに各々埋設され一対のヨーク４とで閉磁気回路Ｍを形成するものである。

磁石３は、例えばサマリウム−コバルト等の磁性材料からなり、磁界を発生するものである。本実施形態では、略円板状（略円柱形状）に成形された第１の磁石３ａと、この第１の磁石３ａと同一形状、同一板厚の第２の磁石３ｂとからなり、各磁石３ａ、３ｂは樹脂フレーム１３ａの貫通孔部１３ｂにそれぞれ埋設され、その磁力（前記磁気的結合力）によってヨーク４と磁気的に結合保持してなるものである。

ヨーク４は、略半円環板状からなる第１のヨーク４ａと、この第１のヨーク４ａと同一形状、同一板厚であって、第１のヨーク４ａとは所定の一定間隔を有して対向するように配設される第２のヨーク４ｂとからなる。各ヨーク４ａ、４ｂは、ともに鉄等の金属材からなり、打ち抜き加工等により形成され、ヨーク４ａは、樹脂フレーム１３ａの後述する第１の載置部１３ｃ上に載置され、ヨーク４ｂは、同様に樹脂フレーム１３ａの後述する第２の載置部１３ｄ上に載置されている。

各磁石３ａ、３ｂと各ヨーク４ａ、４ｂとで磁気ヘッド（磁性部材）Ｈを構成している。磁石３ａ、３ｂは、対向配置される各ヨーク４ａ、４ｂにおける両端部の間においてＮ極、Ｓ極が互いに反対向きをなすように着磁されているため、各磁石３ａ、３ｂと各ヨーク４ａ、４ｂとにより閉磁気回路Ｍが形成されることになる。

具体的には、図３に示すように第１の磁石３ａは、第１のヨーク４ａ側がＮ極、第２のヨーク４ｂ側がＳ極となるように着磁され、これとは逆に、第２の磁石３ｂは、第２のヨーク４ｂ側がＮ極、第１のヨーク４ａ側がＳ極となるように着磁されており、各磁石３ａ、３ｂの発する磁場が、各ヨーク４ａ、４ｂに各々誘導されることで、図３中、矢印で示す方向には各ヨーク４ａ、４ｂと各磁石３ａ、３ｂとで略ループ状の閉磁気回路Ｍが形成されるようになっている。

樹脂フレーム１３ａは、合成樹脂材料からなり、スロットルグリップ１の外周部１ｃの図２中下側を覆うように略半円環板状に形成される。かかる樹脂フレーム１３ａは、樹脂フレーム１３ａの両端で、かつ側面中央から外方に突出し、ベース部よりも肉薄の一対のフランジ部１３ｅを備えている。各フランジ部１３ｅには、各磁石３ａ、３ｂを配設（埋設）すべく形成された円形の貫通孔部１３ｂと、各ヨーク４ａ、４ｂを載置すべく切り欠き形成された段部からなる第１、第２の載置部１３ｃ、１３ｄとが形成されている。

なお、１３ｆは、スロットルグリップ１の外周部１ｃと嵌合する略凹部形状からなる溝部であり、さらに、本実施形態では、スロットルグリップ１側であって、ベース部の長手方向に沿い延びる一側面１３ｇには、ベース部の外形形状に対応するように略半円環板状の延長部１３ｈが連続形成されており、この延長部１３ｈの外周側には、適宜数の連続歯が形成された第１の歯車２が形成されている。第１の歯車２は、スロットルグリップ１の操作量に応じて回動するものでる。この第１の歯車２の歯は、はすば歯車であり、第２の歯車６と噛み合うものである。また、第１の歯車２の歯のねじれ角は、４５度である。

なお、樹脂フレーム１３ａは、スロットルグリップ１のフランジ１ｄ、１ｅとの間に位置しており、スロットルグリップ１の回動中心軸Ｒ１を中心としたフランジ１ｄ、１ｅとでなす角度は、樹脂フレーム１３ａの占める角度より大きいため、スロットルグリップ１のフランジ１ｄ、１ｅと樹脂フレーム１３ａとの間に空間を形成している。

ホールＩＣ５は、閉磁気回路Ｍの内部に配設され、閉磁気回路Ｍの内部に生じる漏洩磁界を検出するものである。スロットルグリップ１の操作量に応じて回動する磁石３とヨーク４との回動動作に伴う磁界強度の変化を検出する。ホールＩＣ５は、各ヨーク４ａ、４ｂ間に位置しており、各ヨーク４ａ、４ｂ並びにこれを磁気結合してなる各磁石３ａ、３ｂの回動に伴う前記漏洩磁界の変化を電気信号に変換し、かかる電気信号を電気コード１４を通じて外部に出力するものである。なお、本実施形態の場合、ホールＩＣ５は、各磁石３ａ、３ｂの回動軌道上に配設されているものの、回動する各磁石３ａ、３ｂとは、当接（接触）しないようになっている。なお、本実施形態では、磁気検出手段として、ホールＩＣ５を用いているが、本実施形態に限定されるものではなく、ＭＲ素子（半導体磁気抵抗素子）等を用いてもよい。

回転体７は、合成樹脂材料からなり、断面略凸形状に形成され、図１中右側に円盤部７ａと、この円盤部７ａの図１中左側に突出する略円柱形状の突出部７ｂとを備え、円盤部７ａの外周部には、適宜数の連続歯が形成された第２の歯車６が形成されている。この第２の歯車６は、はすば歯車であり、第１の歯車２と噛み合うものである。また、第２の歯車６の歯のねじれ角は、４５度である。回転体７は、第１の歯車２と噛み合い樹脂フレーム１３ａの回動に伴い回動する。

また、７ｃは、突出部７ｂの形成される方向とは反対側となる円盤部７ａ右側の略中央部に形成された凸形状からなる第１の突起部であり、７ｄは、突出部７ｂの略中央部に突出形成された凸形状からなる第２の突起部であり、各突起部７ｃ、７ｄが、ケース９形成される後述する第１、第２の位置決め孔にそれぞれ位置決めされることで、回転体７がケース９に対して回動可能に保持されるようになっている。そして、回転体７は、その回転中心軸Ｒ２がスロットルグリップ１の回動中心軸Ｒ１に対して略平行となるようにケース９に配設される。また、渦巻きばね１０の後述する一方の端部を位置決め固定するための略円形の貫通孔７ｅが形成されている。

ケース９は、アルミニウム等の非磁性金属材料をはじめとする各種金属材料もしくは合成樹脂材料からなり、上側ケース９ａと下側ケース９ｂとに分割形成されている。上側ケース９ａと下側ケース９ｂとの間に形成される空洞部８は、被検出体１３、ホールＩＣ５及び回転体７などの各部材を収納している。

上側ケース９ａは、所定間隔を隔てて対向配置される一対の半円状平板部９ｃ、９ｄと、各半円状平板部９ｃ、９ｄの曲面側開口を塞ぐ曲面壁部９ｅとから主に構成されている。なお、９ｆは、スロットルグリップ１の回動操作時にスロットルグリップ１に設けたフランジ１ｄ、１ｅが当接して、スロットルグリップ１の回動位置を規制するスロットルグリップストッパ１６、１６ａ及び被検出体ストッパ１７を備えた突部であり、この突部９ｆは、曲面壁部９ｅに一体的に形成されている。スロットルグリップストッパ１６は、スロットルグリップ１の回動始点を規定するものであり、スロットルグリップストッパ１６ａは、スロットルグリップ１の回動終点を規定するものであり、被検出体ストッパ１７は、被検出体１３の回動始点を規定するものである。

一方、下側ケース９ｂは、所定間隔を隔てて対向配置される一対の略矩形状からなる第１、第２の平板部９ｇ、９ｈと、ハンドルバー２側となる各平板部９ｇ、９ｈの上部側開口を除いた他の開口である下部側開口及び一対の側部側開口を塞ぐ略「コ」字形状の壁部９ｉとから主に構成されている。なお、上側ケース９ａ、下側ケース９ｂは、非磁性金属材料からなる図示しないボルト等の適宜固定手段によって固定される。

下側ケース９ｂの第１の平板部９ｇには、回転体７の第１の突起部７ｃを位置決め固定するための第１の位置決め穴９ｊが形成され、第２の平板部９ｈには、回転体７の第２の突起部７ｄを位置決め固定するための第２の位置決め孔９ｋとが形成されている。また、渦巻きばね１０の後述する他方の端部を位置決め固定するための第２の穴部９ｍが形成されている。

渦巻きばね１０は、被検出体１３を回動始点（初期位置）まで復帰するものであり、本実施形態では、図２中、反時計回り方向に回動する力を被検出体１３に加えている。

渦巻きばね１０は、突出部７ｂを取り囲むように配設される金属製のコイルばねであり、この渦巻きばね１０は、円盤部７ａ側に延びる一方の端部１０ａが円盤部７ａに設けられた貫通孔７ｅを貫通し固定される。一方、第２の突起部７ｄの突出方向に延びる渦巻きばね１０の他方の端部１０ｂは、下側ケース９ｂの第２の穴部９ｍに差し込まれて位置決め固定される。

回路基板１５は、ガラスエポキシ等の絶縁材料からなる略矩形状の基板に所定の配線パターンが形成されており、ヨーク４と下側ケース９ｂとの間に配設され、ホールＩＣ５やコンデンサ等からなる図示しない電子部品等が半田等により電気的に固定されている。かかる回路基板１５には、ホールＩＣ５からの前記電気信号を図示しない外部制御部であるエンジンコントロールユニットに伝達するための複数の電気コード１４が備えられ、各電気コード１４は、回路基板１５の所定箇所に半田により電気的に接続され、前記エンジンコントロールユニットと接続される。

そして、本実施形態の場合、ホールＩＣ５と回路基板１５とには、図示しないハウジング内に収納された後、前記ハウジング内にエポキシ樹脂等からなる図示しない封止部材を充填することで配設固定される。また、前記ハウジングは、ケース９の下側ケース９ｂに熱溶着等により固着されている。以上の各部により、スロットル開度検出装置Ｔが構成される。

かかる実施形態によれば、スロットルグリップ１の回動操作に応じて、被検出体１３が、回動中心軸Ｒ１を中心として所定角度回動できるようになっている。従って、磁石３とヨーク４とで形成される閉磁気回路Ｍが移動するので、閉磁気回路Ｍ内部に生じる前記漏洩磁界の変化（出力電圧の変化）をホールＩＣ５で検出できる。すなわち、ホールＩＣ５から出力される前記出力電圧によりスロットルグリップ１の操作量（回動角）を検出できる。

本実施形態では、渦巻きばね１０によって、被検出体１３を回動始点まで復帰するものであり、被検出体１３を構成する樹脂フレーム１３ａのフランジ部１３ｅがスロットルグリップ１のフランジ１ｄに当接して、スロットルグリップ１を回動始点方向に復帰する。被検出体１３は、フランジ１３ｂが被検出体ストッパ１７に当接して、復帰方向への回動が停止する。この時、スロットルグリップ１のフランジ１ｄはスロットルグリップストッパ９に当接せず、スロットルグリップ１は、スロットルグリップストッパ９と、被検出体ストッパ１７に当接した被検出体１３との間で、被検出体１３が回動しないために被検出体１３の回動に伴う信号が出力されない状態で、回動可能となる。

以上のように、第１の歯車２と第２の歯車６とをはすば歯車としたことによって、第１、第２の歯車２、６の歯車同士の噛み合いによって生じる振動を抑制することができ、車両利用者に被操作部材の操作時の違和感を抑制することが可能なスロットル開度検出装置Ｔを提供することができる。

また、はすば歯車である第１、第２の歯車２、６の歯のねじれ角を４５度としたことによって、スロットルグリップを順回転、逆回転操作した場合でも、各第１、第２の歯車２、６の回動中心軸Ｒ１、Ｒ２の軸方向に加わる力を同等とすることができ、よりいっそう車両利用者に被操作部材の操作時の違和感を抑制することが可能なスロットル開度検出装置Ｔを提供することができる。

なお、第１、第２の歯車２、６の歯のねじれ角は、本実施形態の４５度に限定されるものではなく、スロットルグリップを順回転、逆回転操作した場合に、車両利用者に被操作部材の操作時の違和感を抑制することできるものであればよい。この場合、第１、第２の歯車２、６の歯のねじれ角は、３０〜６０度の範囲であれば、車両利用者に被操作部材の操作時の違和感を抑制することできる。

なお、本実施形態では、二輪車のスロットル開度検出装置Ｔであったが、本実施形態に限定されるものではなく、自動車などの四輪車のスロットル開度検出装置に適用してもよい。

本発明の第１実施形態によるスロットル開度検出装置の断面図。図１中Ａ−Ａ線の断面図。同実施形態による磁性部材を示す図。

符号の説明

１スロットルグリップ（被操作部材）
２第１の歯車
３磁石
４ヨーク（磁性部材）
５ホールＩＣ（磁気検出手段）
６第２の歯車
７回動体（回動部材）
８空洞部
９ケース（枠体）
１０渦巻きばね（弾性部材）
Ｔスロットル開度検出装置

Claims

被操作部材の操作量に応じて回動する第１の歯車を有する磁性部材と、この磁性部材の回動に伴う磁界強度の変化を検出する磁気検出手段と、前記第１の歯車の回動に伴って回動する第２の歯車を有するとともに前記磁性部材の回動中心軸とは異なる回動中心軸を中心として回動する回動部材と、前記磁性部材と前記磁気検出手段と前記回動部材とを収納する枠体と、一方の端部が前記回動部材に固定されるとともに他方の端部が前記枠体に固定され、前記被操作部材を初期位置に付勢する弾性部材と、を備え、前記第１、第２の歯車をはすば歯車としたことを特徴とする角度検出器。
前記第１、第２の歯車の歯のねじれ角を４５度としたことを特徴とする請求項１に記載の角度検出器。