JP2013113785A - 回転角度検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化薄型化を図り、耐振動性に優た回転角度検出装置を提供する。
【解決手段】回転部材2と、回転部材2に固定され回転する磁石3と、磁石3に対向して配置され磁石3の回転することにより変化する磁界の強さを検出する磁気検出部4と、回転部材2を回転自在に収納する第1収納部5aと磁気検出部4を収納する第2収納部5cとを有し第1収納部5aと第2収納部5cと区切る仕切部5eを備えたハウジング5と、を備えた回転角度検出装置1において、回転部材2の端部に第1収納部5aの底面である仕切部5eに接し回転部材2の外周と連続した凸状ガイド2eを設け、この凸状ガイド2eの内側に第1凹部2fを設け、第1収納部5aに凸状ガイド2eを案内する凹状溝5fを設けるとともに、この凹状溝5fの内側に凸部5gを設け、凸状ガイド2eの内側に第1ストッパ2gを設け、第1収納部5aの凸部5gの外側に第2ストッパ5hを設けたものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、回転角度検出装置に関する。
従来の回転角度検出装置は、回転部材と、この回転部材に固定され前記回転部材の回転に伴って回転する磁石と、この磁石に対向して配置され前記磁石が回転することによって変化する前記磁石の磁界の強さを検出する磁気検出素子を内蔵した磁気検出パッケージと、仕切部を基準として、前記回転部材を回転自在に収納する第1収納部と、前記磁気検出パッケージを収納する第2収納部とを有するハウジングと、前記回転部材を回転自在に支持するとともに前記第1収納部に設けられた磁性部材からなる筒体と、を備え、前記仕切部を間に挟んで前記磁気検出パッケージと前記磁石とを略平行に設けたものであった。(例えば、特許文献1参照)。
特開2010−169652号公報
回転角度検出装置の用途の拡大などを図るために、回転角度検出装置の小型化薄型化が望まれているが、従来の回転角度検出装置は、回転部材の外周が筒体の内周を摺動する構成であり、筒体と回転部材の長さを短くする必要があるが、筒体と回転部材の長さを短くすると、回転部材と筒体の摺動面積が減少し、回転部材を安定的に回転させることが難しい、また、回転部材の回転角度を規制するストッパを考慮した際、ストッパを設けることによって、回転部材と筒体の摺動面積が減少し、さらに、回転部材を安定的に回転させることが難しくなるという問題点があった。
そこで、本発明は、前述した問題点に着目し、小型化薄型化を図るとともに、耐振動性に優れ、振動が厳しい環境下においても安定した回転角度を検出することができる回転角度検出装置を提供するものである。
本発明における回転角度検出装置は、円柱形状の回転部材と、この回転部材に固定され前記回転部材の回転に伴って回転する磁石と、この磁石に対向して配置され前記磁石が回転することによって変化する前記磁石の磁界の強さを検出する磁気検出部と、前記回転部材を回転自在に収納する第1収納部と前記磁気検出部を収納する第2収納部とを有するとともに前記第1収納部と前記第2収納部と区切る仕切部を備えたハウジングと、を備えた回転角度検出装置において、前記回転部材の端部に前記第1収納部の底面である仕切部に接し前記回転部材の外周と連続した凸状ガイドを設けるとともに、この凸状ガイドの内側に第1凹部を設け、前記第1収納部に前記凸状ガイドを案内する凹状溝を設けるとともに、この凹状溝の内側に凸部を設け、前記凸状ガイドの内側に第1ストッパを設け、前記第1収納部の前記凸部の外側に第2ストッパを設けたものである。
また、前記第1ストッパを前記凸状ガイドに一体に設けたものである。
また、前記第2ストッパを前記凸部に一体に設けたものである。
また、前記第1ストッパを前記凸状ガイドから前記回転部材の第1凹部の内側方向に肉厚に設けたものである。
また、前記第2ストッパが前記第1収納部の内壁側に突出するものである。
また、前記第2収納部に前記磁気検出部が収納される第2凹部を前記第1収納部の凸部内に設けたものである。
以上のように本発明によれば、小型化薄型化を図るとともに、耐振動性に優れ、振動が厳しい環境下においても安定した回転角度を検出することができる回転角度検出装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態を示す断面図。 同実施形態の第1ストッパを示す上面図。 同実施形態の第2ストッパを示す下面図。 同実施形態の回転部材の斜視図。 本発明の第2実施形態の第1ストッパを示す上面図。 本発明の第3実施形態の第1ストッパを示す上面図。 本発明の第4実施形態の第2ストッパを示す上面図。 本発明の第5実施形態の第2ストッパを示す上面図。
以下に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1を用いて本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態による回転角度検出装置1は、回転部材2と、磁石3と、磁気検出部4と、ハウジング5と、回路基板6及び端子7とから主に構成されている。なお、Lは、回転部材2と磁石3との回転軸である。
回転部材2は、図示しない被検出体とともに回転するものであり、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂材料からなる。
回転部材2は、円柱形状であり、径小部2aと径大部2cとを備えている。本実施形態では、径小部2aと径大部2cともに円柱形状であるが、少なくとも径大部2cが円柱形状であればよい。径小部2aは、回転部材2の下側(図1の下側)に直径が小さい部分である。この径小部2aには、前記被検出体と連結するための連結凹部2bが設けられている。
また、この回転部材2の直径が大きい径大部2cの下端2dが、後述する座金8に覆われ、回転部材2が、後述するハウジング5に設けられた第1収納部5aに保持される。また、回転部材2の上側には、磁石3を備えている。
また、回転部材2は、その上側の端部に凸状ガイド2eを備えている。凸状ガイド2eは、切れ目のない環状であり、第1収納部5aの底面である仕切部5eに接し、回転部材2の外周と連続している。この凸状ガイド2eの内側に第1凹部2fを備えている。凸状ガイド2eは、後述するハウジング5に設けられた凹状溝5fに嵌り、案内される。また、凸状ガイド2eの一部分に回転部材2の第1凹部2fの内側方向(回転部材2の回転軸L方向)に肉厚となる突出部である第1ストッパ2gを備えている。そして、第1ストッパ2gは、凸状ガイド2eに一体に形成されている。第1ストッパ2gは、図2に示すように、扇形状をしており、この扇形状の両端に第1当接部2hを備えている。本実施形態では、第1ストッパ2gの第1当接部2hが、後述する第1収納部5aの凹状溝5fに設けた後述する第2ストッパ5hと当接する。
磁石3は、略円柱形状に形成されている。また、磁石3は、回転軸Lに対して垂直方向の平面3aを備えており、この平面3aを回転軸Lを境として2極着磁されている。磁石3は、回転部材2に固定されており、本実施形態では、回転部材2とインサート成形によって一体的に設けられており、回転部材2の回転軸Lを中心とし、回転部材2の回転に伴って回転する構成となっている。
磁気検出部4は、ホールICやMR素子等の図示しない磁気検出素子を合成樹脂のパッケージで覆ったものである。また、磁気検出部4の平面4aが、回転軸Lに対して垂直方向であり、磁気検出部4の平面4aが、磁石3の平面3aに対向するように配置されている。磁気検出部4の平面4aは、磁石3の平面3aと略平行である。磁気検出部4は、回路基板6に設けられており、磁気検出部4の前記磁気検出素子は、図示しないリードを介して回路基板6と電気的に接続され、回転部材2とともに回転する磁石3の回転に応じて変化する磁界の強さを検出し、この検出した結果を検出信号に変換し、この検出信号を回路基板6と電気的に接続された端子7を通じて外部に出力するものである。
ハウジング5は、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂材料からなり、ハウジング5の下側(図1の下側)に回転部材2を回動自在に収納する第1収納部5aが形成されている。
また、図1中、第1収納部5aを形成するハウジング5の下側の下端部5bは、後述する座金8をかしめ固定するために第1収納部5a内側に折り曲げられている。
また、図1中、ハウジング5の上側には、磁気検出部4と回路基板6とを収納する第2収納部5cが形成されている。第2収納部5cは、回路基板6の周囲を取り巻く壁部5dによって形成されている。なお、第2収納部5c内は、図示しない充填部材によって満たされている。この充填部材は、エポキシやシリコーン等からなる液体から固体へと硬化する樹脂からなり、例えば、UV硬化型あるいは熱硬化型樹脂などであり、磁気検出部4と回路基板6が、第2収納部5c内において気密的に収納保持されるようになっている。
第1収納部5aと第2収納部5cとは、互いに連通しないように仕切部5eで区切られており、この仕切部5eを間に挟んで磁気検出部4と磁石3とが対向するように設けられている。第1収納部5a、第2収納部5c及び仕切部5eは、一体に形成されている。
第1収納部5aの底部にあたる仕切部5eには、凸状ガイド2eが嵌り、案内する凹状溝5fが設けられている。この凹状溝5fの内側には、図1中下側に突出する凸部5gが設けられている。この凹状溝5fには、凸部5gの外側に第2ストッパ5hが設けられている。この第2ストッパ5hは、凸部5gに一体に形成されている。この第2ストッパ5hは、第1ストッパ2gに当接するものである。第2ストッパ5hは、図3に示すように、第1収納部5aの内壁側に突出する扇形状をしており、この扇形状の両端に第2当接部5iを備えている。したがって、回転部材2の凸状ガイド2eの一部分に第1凹部2f方向に肉厚となる第1ストッパ2gを設け、この第1ストッパ2gをハウジング5の第1収納部5aの仕切部5eに設けた第2ストッパ5hに当接させることで、回転部材2の回転角度の規制を行うことができるため、小型化薄型化による回転部材2の回転軸L方向の長さが減少し、回転部材2と第1収納部5aとの摺動面積が減少した場合でも、第1ストッパ2gと第2ストッパ5hとを回転部材2の外周部分に設けた場合に比べて、回転部材2の第1収納部5a内における摺動面積を確保でき、安定的な回転を可能にする。また、凸状ガイド2eと凹状溝5fとを凹凸を組み合わせた形状とすることで、例えば、回転部材2に前記被検出体から力が加わることによって、回転部材2が傾いた際に発生する回転軸Lのラジアル方向のガタツキを低減でき、検出精度を向上させることができる。なお、より摺動面積を稼ぐために凹状溝5fの仕切部5eが、磁気検出部4の平面4aと同一水平ライン上まで長さを確保できていることが望ましい。
また、ハウジング5には、第2収納部5cと磁気検出部4との間に、空間を稼ぐべく一段凹ませた第2凹部5kが設けられている。なお、この第2凹部5kは、第1収納部5aの凸部5g内に設けられている。この第2凹部5kを設けることにより、前記充填部材を第2収納部5c内に充填させた際に、磁気検出部4の下部へ気泡なく回り込ませることができ、熱や振動が過酷な条件下における磁気検出部4と回路基板6とを電気的に接続する半田のクラック発生等の防止を図ることができる。
また、ハウジング5には、回路基板6の配設位置を決定する位置決め部5mが設けられている。この位置決め部5mは、第2収納部5c内に設けられている。この位置決め部5mは、回路基板6の固定前は突起形状であるが、回路基板6を取り付けるために、熱などを加えて変形させて、回路基板6が外れないように固定するものでもある。
また、ハウジング5は、インサート成形によって、後述する端子7を保持しており、成形時に端子7の固定と整列配置目的で、段差部5nが設けられている。また、ハウジング5には、右端にコネクタを挿入するための間口5pが設けられている。また端子7の一部が間口5p内部で突出しており、前記コネクタの端子と接触し、電気的に接続される。
回路基板6は、例えば硬質回路基板からなり、ハウジング5の仕切部5eに沿うように配設され、ハウジング5の第2収納部5cに収納固定される。かかる回路基板6には、磁気検出部4や端子7並びにコンデンサ等の各種電子部品が実装されている。また、6aは、端子7が貫通する孔であり、孔6aを貫通した端子7は、半田6cによって回路基板6の図示しない配線パターンと電気的に接続している。また、6bは、回路基板6の配設位置を決定する位置決め部であり、ハウジング5の位置決め部5mが貫通する孔である。
端子7は、銅などの良好な導電性の金属からなり、ハウジング5にインサート成形によって保持され、磁気検出部4とECUやメータといった外部機器とを電気的に接続する。
8は、座金であり、この座金8は、回転部材2に設けられた下端2dを覆うようにハウジング5の下端部5bをかしめて固定される。回転部材2を第1収納部5a内で回転可能に保持するものである。
回転部材2に設ける第1ストッパは、前記実施形態に限定されるものではなく、第2実施形態として、図5を用いて説明する。なお、前記実施形態と同一及び相当箇所には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
第2実施形態の第1ストッパ12gは、凸状ガイド2eと一体に形成されている。そして、第1ストッパ12gには、凹んだ凹部12iを備えており、第1ストッパ12gと凸状ガイド2eとは、連結部12jで連結されている。この凹部12iを設けたことにより、回転部材2を樹脂にて成型する場合に生じるおそれのあるヒケなどの発生を抑制することができる。
第3実施例として、図6を用いて説明する。なお、前記各実施形態と同一及び相当箇所には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
第3実施形態の第1ストッパ22gは、凸状ガイド2eの内側に、凸状ガイド2eとは空間22kを空けて、回転部材2の第1凹部2fに設けられている。第1ストッパ22gは、凸状ガイド2eの内壁に沿った扇形状をしている。この扇形状の第1ストッパ22gの両端に第1当接部22hを備えている。このように、第1ストッパ22gと凸状ガイド2eとの間に空間22kを設けることによって、この空間22kに案内される図示しないガイド片をハウジング5の第1収納部5aに設けることが可能となり、より、回転部材2の傾きを抑制し、回転軸Lのラジアル方向のガタツキを低減でき、検出精度を向上させることができる。
ハウジング5に設ける第2ストッパは、前記実施形態に限定されるものではなく、第4実施形態として、図7を用いて説明する。なお、前記実施形態と同一及び相当箇所には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
第4実施形態の第2ストッパ15hは、凹状溝5fの内側の仕切部5eから突出するように形成されており、かつ、凸部15gの外側に2つ設けられている。この第2ストッパ15hは、凸部15gとは、離間して形成されている。この第2ストッパ15hは、第1ストッパ2gに当接するものである。2つの第2ストッパ15hには、それぞれ第2当接部15iを備えている。
第5実施例として、図8を用いて説明する。なお、前記各実施形態と同一及び相当箇所には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
第5実施形態の第2ストッパ25hは、凸部25gの外側に、凸部25gとは空間25qを空けて、ハウジング5の仕切部5eに設けられている。第2ストッパ25hは、第1収納部5aの内壁と凸部25gとの間に設けられており、凸部25gの周囲に沿った扇形状をしている。この扇形状の第2ストッパ25hの両端に第2当接部22iを備えている。なお、本実施形態では、凸部25gが円柱形状となり、第1、第4実施形態に比べて、凸部25gが小さくなり、これを受けて、凸部25g内に設けた第2凹部25kが小さく、それに伴い磁気検出部24も小型のものを採用している。以上のように、第2ストッパ25hと凸部25gとの間に空間25qを設けることによって、この空間25qに案内される図示しないガイド片を回転部材2に設けることが可能となり、より回転部材2の傾きを抑制し、回転軸Lのラジアル方向のガタツキを低減でき、検出精度を向上させることができる。
1 回転角度検出装置
2 回転部材
2a 径小部
2b 連結凹部
2c 径大部
2d 下端
2e 凸状ガイド
2f 第1凹部
2g、12g。22g 第1ストッパ
2h、12h、22h 第1当接部
3 磁石
3a 平面
4、24 磁気検出部
4a 平面
5 ハウジング
5a 第1収納部
5b 下端部
5c 第2収納部
5d 壁部
5e 仕切部
5f 凹状溝
5g、15g、25g 凸部
5h、15h、25h 第2ストッパ
5i、15i、25i 第2当接部
5k、25k 第2凹部
5m 位置決め部
5n 段差部
5p 間口
6 回路基板
6a 孔
6b 位置決め部
6c 半田
7 端子
8 座金
12i 凹部
12j 連結部
22k 空間
25q 空間

Claims (6)

  1. 円柱形状の回転部材と、この回転部材に固定され前記回転部材の回転に伴って回転する磁石と、この磁石に対向して配置され前記磁石が回転することによって変化する前記磁石の磁界の強さを検出する磁気検出部と、前記回転部材を回転自在に収納する第1収納部と前記磁気検出部を収納する第2収納部とを有するとともに前記第1収納部と前記第2収納部と区切る仕切部を備えたハウジングと、を備えた回転角度検出装置において、前記回転部材の端部に前記第1収納部の底面である仕切部に接し前記回転部材の外周と連続した凸状ガイドを設けるとともに、この凸状ガイドの内側に第1凹部を設け、前記第1収納部に前記凸状ガイドを案内する凹状溝を設けるとともに、この凹状溝の内側に凸部を設け、前記凸状ガイドの内側に第1ストッパを設け、前記第1収納部の前記凸部の外側に第2ストッパを設けたことを特徴とする回転角度検出装置。
  2. 前記第1ストッパを前記凸状ガイドに一体に設けたことを特徴とする請求項1に記載の回転角度検出装置。
  3. 前記第2ストッパを前記凸部に一体に設けたことを特徴とする請求項1に記載の回転角度検出装置。
  4. 前記第1ストッパを前記凸状ガイドから前記回転部材の第1凹部の内側方向に肉厚に設けたことを特徴とする請求項2に記載の回転角度検出装置。
  5. 前記第2ストッパが前記第1収納部の内壁側に突出することを特徴とする請求項3に記載の回転角度検出装置。
  6. 前記第2収納部に前記磁気検出部が収納される第2凹部を前記第1収納部の凸部内に設けたことを特徴とする請求項1に記載の回転角度検出装置。

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