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

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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