JP2013156184A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、主に自動車のステアリングホイールの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関し、簡易な構成で、容易かつ確実に磁石を検出体に装着でき、安価な回転角度検出装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】第一及び第二の検出体１２、１３の収納部１２Ｂ、１３Ｂに磁石１４Ａ、１５Ａの端部を弾性保持する弾性保持部１２Ｆを一体に形成し、磁石１４Ａ、１５Ａを検出体１２、１３の回転軸方向から収納部１２Ｂ、１３Ｂ内に押圧挿入して弾性保持部１２Ｆに弾接させ、収納部１２Ｂ、１３Ｂに磁石１４Ａ、１５Ａを保持固定する構成とすることによって、磁石を保持し収納部に装着するための個別のホルダーを用いる必要がなく、簡易な構成で、容易かつ確実に磁石を検出体に装着でき、安価な回転角度検出装置を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に自動車のステアリングホイールの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関するものである。

近年、自動車の高機能化が進むなか、回転角度検出装置を用いてステアリングホイールの回転角度を検出し、この回転角度を用いて車両の各種制御を行なうものが増えている。

このような、従来の回転角度検出装置について、図６を用いて説明する。

図６は従来の回転角度検出装置の分解斜視図であり、同図において、１は側面外周に平歯車部１Ａが形成された合成樹脂製の回転体で、中央筒部内周には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する一対の係合部１Ｂが形成されている。

そして、２は側面外周に平歯車部２Ａが形成された合成樹脂製の第一の検出体、３は側面外周に平歯車部２Ａとは歯数の異なる平歯車部３Ａが形成された合成樹脂製の第二の検出体で、第一の検出体２の平歯車部２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第二の検出体３の平歯車部３Ａが第一の検出体２の平歯車部２Ａに噛合している。

また、この第一の検出体２の中央には凹状で略矩形状の収納部２Ｂが、第二の検出体３の中央には同じく凹状で略矩形状の収納部３Ｂが、各々形成されると共に、収納部２Ｂ、３Ｂ内に直方体の磁石４Ａ、５Ａが各々収納されている。

さらに、６は合成樹脂製のホルダーで、天面の一側端から下方に付勢部６Ａが延出すると共に、付勢部６Ａの両側方から下方に把持部６Ｂが延出して形成され、磁石４Ａ、５Ａがホルダー６によって収納部２Ｂ、３Ｂ内に保持固定されて各々装着されている。

そして、７は第一及び第二の検出体２、３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体２中央に装着された磁石４Ａと、第二の検出体３中央に装着された磁石５Ａとの対向面には、磁気検出素子４Ｂと５Ｂが各々装着されている。

また、このように対向した磁石４Ａと磁気検出素子４Ｂによって第一の検出手段が、同じく磁石５Ａと磁気検出素子５Ｂによって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板７にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子４Ｂや５Ｂに接続された制御手段８が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。

そして、このように構成された回転角度検出装置が、制御手段８がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の電子回路（図示せず）に接続されると共に、回転体１の係合部１Ｂにステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。

以上の構成において、ステアリングホイールを回転すると、ステアリング軸に係止された回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体２が、第一の検出体２に連動して第二の検出体３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石４Ａ、５Ａも回転して、この磁石４Ａ、５Ａの変化する磁力を磁気検出素子４Ｂ、５Ｂが検出信号として検出するが、第一の検出体２と第二の検出体３は歯数が異なり回転速度も異なる為、磁気検出素子４Ｂと５Ｂのデ−タ波形は、周期が異なり位相のずれた検出信号となる。

そして、この第一の検出体２と第二の検出体３からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段８が所定の演算を行って、回転体１即ち、ステアリングホイールの回転角度を検出し、これが自動車の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われるように構成されていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００９−２３６５１５号公報

従来の回転角度検出装置においては、磁石４Ａ、５Ａを第一及び第二の検出体２、３の収納部２Ｂ、３Ｂに収納した後、ホルダー６を収納部２Ｂ、３Ｂに収納された磁石４Ａ、５Ａの上方から被せて収納部２Ｂ、３Ｂ内に保持固定して各々装着するため、個別にホルダー６を各々必要とすると共に、ホルダー６による保持固定に手間がかかり、製作コストが高くなり易いという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で容易かつ確実に磁石を検出体に装着でき、安価な回転角度検出装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、検出体の収納部に磁石の少なくとも一端部を弾性保持する弾性保持部を一体に形成し、磁石を検出体の回転軸方向から収納部内に押圧挿入して弾性保持部に弾接させ、収納部に磁石を保持固定させるようにして回転角度検出装置を構成する。

本発明によれば、検出体の回転軸方向の例えば上方向から磁石を押圧挿入して、検出体の収納部に一体形成した弾性保持部が磁石に弾接することによって、収納部に磁石を保持固定できるため、個別にホルダーを用いることがなく、簡易な構成で、容易かつ確実に磁石を検出体に装着でき、安価な回転角度検出装置を得ることができるという作用を有するものである。

本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図 同分解斜視図 同要部斜視図 同磁石装着説明用断面図 同磁石装着説明用断面図 従来の回転角度検出装置の分解斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１は側面外周に平歯車部１Ａが形成された合成樹脂製又は金属製の回転体で、中央筒部内周には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する一対の係合部１Ｂが形成されている。

そして、１２は側面外周に平歯車部１２Ａが形成されたポリオキシメチレン等の合成樹脂製の第一の検出体、１３は側面外周に平歯車部１２Ａとは歯数の異なる平歯車部１３Ａが形成されたポリオキシメチレン等の合成樹脂製の第二の検出体で、第一の検出体１２の平歯車部１２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第二の検出体１３の平歯車部１３Ａが第一の検出体１２の平歯車部１２Ａに噛合している。

また、第一及び第二の検出体１２、１３の上面には下方に窪んだ収納部１２Ｂ、１３Ｂが一体に設けられている。

そして、収納部１２Ｂ、１３Ｂには、図３の要部斜視図に示すように、略中央に下方に配設されたケースの突状の軸部（図示せず）に回転可能に軸支される軸孔１２Ｃ、１３Ｃが形成された支持部１２Ｄ、１３Ｄや、内側の一面に矩形に切欠いた固定部１２Ｅ、１３Ｅが各々形成されている。

また、１２Ｆ、１３Ｆは収納部１２Ｂ、１３Ｂの固定部１２Ｅ、１３Ｅに対向した前方及び左右の両側方に一体に形成された弾性保持部で、略柱状の弾性変形可能なアーム部１２Ｇ、１３Ｇの上部に鉤部１２Ｈ、１３Ｈが設けられている。

なお、鉤部１２Ｈ、１３Ｈは上面と下面が傾斜した略三角状で内方向へ突出している。

そして、１４Ａ、１５Ａは略直方体状の磁石で、磁石１４Ａ、１５Ａの下面が支持部１２Ｄ、１３Ｄ上面に支持され、磁石１４Ａ、１５Ａの例えば後端部の側面が固定部１２Ｅ、１３Ｅの内側面１２Ｊ、１３Ｊに当接すると共に、同じく後端部の両端が固定部１２Ｅ、１３Ｅの両側の側面１２Ｋ、１３Ｋに保持されている。

また、磁石１４Ａ、１５Ａの前側及び左右両側の端部が対応するやや撓んだ状態の弾性保持部１２Ｆ、１３Ｆに各々弾接して、収納部１２Ｂ、１３Ｂ内に保持固定されている。

なお、固定部１２Ｅ、１３Ｅの幅Ｌは磁石１４Ａ、１５Ａの例えば長手方向の長さより僅かに大きく、かつ幅Ｌの両側面１２Ｋ、１３Ｋと軸孔１２Ｃ、１３Ｃの中心Ａ間は均等な長さで、固定部１２Ｅ、１３Ｅの内側面１２Ｊ、１３Ｊと中心Ａとの間隔Ｄは磁石１４Ａ、１５Ａの短手方向の幅の１／２となっている。

すなわち、第一及び第二の検出体１２、１３の回転軸となる軸孔１２Ｃ、１３Ｃの中心Ａと磁石１４Ａ、１５Ａの中心がほぼ一致するように配置されて、磁石１４Ａ、１５Ａが収納部１２Ｂ、１３Ｂ内に保持固定されている。

ここで、図４の要部断面図を用いて、磁石１４Ａ、１５Ａの第一及び第二の検出体１２、１３への装着方法を説明する。

なお、第一の検出体１２と磁石１４Ａ、第二の検出体１３と磁石１５Ａの各装着方法は同じ方法のため、代表として第一の検出体１２と磁石１４Ａの装着方法を例にあげて説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、磁石１４Ａを第一の検出体１２の回転軸方向である収納部１２Ｂの上方から、下方へ移動すると、磁石１４Ａは左右両側の下端が左右の弾性保持部１２Ｆの鉤部１２Ｈの上傾斜面に、前側の下端が対向する前方の弾性保持部１２Ｆの上傾斜面に各々当接する。

さらに、磁石１４Ａを下方へ押圧すると、図４（ｂ）に示すように、磁石１４Ａは弾性保持部１２Ｆを外方へ各々弾性変形させながら収納部１２Ｂ内に挿入される。

そして、磁石１４Ａ下面が支持部１２Ｄに当接すると、図４（ｃ）に示すように、磁石１４Ａの左右端部と前端部が各々対応する弾性保持部１２Ｆの鉤部１２Ｈの下傾斜面に弾接すると共に、後端部が固定部１２Ｅに当接して、磁石１４Ａが収納部１２Ｂ内に保持固定され、磁石１４Ａの中心と第一の検出体１２の軸孔１２Ｃの中心Ａがほぼ一致した状態で装着される。

このように、磁石１４Ａを第一の検出体１２上方から収納部１２Ｂ内に弾性保持部１２Ｆを弾性変形させながら押圧挿入すると、磁石１４Ａは一端部が固定部１２Ｅに保持されると共に、他の端部が弾性保持部１２Ｆによって弾性保持されることで、磁石１４Ａと第一の検出体１２との中心ずれも生じ難く、確実に保持固定されるため、背景技術で述べたようなホルダー等を用いて磁石を検出体に装着する必要がなく、簡易な構成で、容易かつ確実に磁石を検出体に装着できる。

そして、図２に示すように、１７は第一及び第二の検出体１２、１３の上方にほぼ平行に配置された紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体１２中央に装着された磁石１４Ａと、第二の検出体１３中央に装着された磁石１５Ａとの対向面には、磁気検出素子１４Ｂと１５Ｂが各々実装されている。

また、このように対向した磁石１４Ａと磁気検出素子１４Ｂによって第一の検出手段が、同じく磁石１５Ａと磁気検出素子１５Ｂによって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板１７にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子１４Ｂや１５Ｂに接続された制御手段１８が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。

そして、このように構成された回転角度検出装置は、制御手段１８がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、車両の電子回路（図示せず）に接続されると共に、回転体１の係合部１Ｂにステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。

以上の構成において、ステアリングホイールを回転すると、ステアリング軸に係止された回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体１２が、第一の検出体１２に連動して第二の検出体１３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石１４Ａ、１５Ａも回転する。

そして、磁石１４Ａ、１５Ａの変化する磁力を磁気検出素子１４Ｂ、１５Ｂが検出信号として検出するが、第一の検出体１２と第二の検出体１３は歯数が異なり回転速度も異なる為、磁気検出素子１４Ｂと１５Ｂのデ−タ波形は、周期が異なり位相のずれた検出信号となる。

また、この第一の検出体１２と第二の検出体１３からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段１８が所定の演算を行って、回転体１即ち、ステアリングホイールの回転角度を検出し、これが自動車の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われる。

このように本実施の形態によれば、第一及び第二の検出体１２、１３の収納部１２Ｂ、１３Ｂに磁石１４Ａ、１５Ａの端部を弾性保持する弾性保持部１２Ｆを一体に形成し、磁石１４Ａ、１５Ａを検出体１２、１３の回転軸方向から収納部１２Ｂ、１３Ｂ内に押圧挿入して弾性保持部１２Ｆに弾接させ、収納部１２Ｂ、１３Ｂに磁石１４Ａ、１５Ａを保持固定する構成とすることによって、磁石を保持し収納部に装着するための個別のホルダーを用いる必要がなく、簡易な構成で、容易かつ確実に磁石を検出体に装着でき、安価な回転角度検出装置を実現することができる。

なお、以上の説明では、収納部１２Ｂ、１３Ｂに左右両方と前方の三箇所に弾性保持部１２Ｆを設けた構成として説明したが、図５（ａ）の要部断面図に示すように、左右の弾性保持部２２Ｆの内、一方を略Ｌ字状で弾性変形しない剛体の係止部２２Ａとして一体に形成しても良い。

つまり、例えば磁石１４Ａを収納部２２Ｂに装着する際には、図５（ｂ）に示すように、係止部２２Ａの上部下面に磁石１４Ａの左端部を傾いた状態で係止させて、右端部や前端部が弾性保持部２２Ｆを弾性変形させながら押圧挿入すると、図５（ｃ）に示すように、磁石１４Ａは後端部を固定部２２Ｅに、左端部を係止部２２Ａにより保持されると共に、右端部と前端部を弾性保持部２２Ｆにより弾性保持されて、磁石１４Ａが収納部２２Ｂに確実に保持固定される。

また、磁石１４Ａ、１５Ａの保持力は多少弱まるが、固定部１２Ｅ、１３Ｅに対向して固定部を一体形成して磁石１４Ａ、１５Ａの前後側の端部を保持し、左右側を図５に示したような係止部２２Ａと弾性保持部２２Ｆを一体形成して磁石１４Ａ、１５Ａの左右側の端部を保持するようにした、少なくとも磁石の一端部を弾性保持する弾性保持部を設けたものでも本発明の実施は可能である。

さらに、以上の説明では、回転体１に連動する第一の検出体１２と、この第一の検出体１２に連動する第二の検出体１３に磁石１４Ａ、１５Ａを各々装着し、磁石１４Ａ、１５Ａに対向した磁気検出素子１４Ｂ、１５Ｂからの検出信号に基づいて制御手段１８が回転体１の回転角度を検出する構成について説明したが、回転体１に第一の検出体１２と第二の検出体１３を各々噛合させて連動させ、上記と同様に、第一及び第二の検出体１２、１３の回転から制御手段が回転体１の回転角度を検出する構成としても良い。

さらに、回転体１に連動する第一の検出体１２とこれに装着された磁石１４Ａ及び磁気検出素子１４Ｂからなる第一の検出手段のみの構成として、制御手段に加え記憶手段を設けて回転体１の回転角度を検出するものなど、様々な構成の回転角度検出装置においても本発明の実施は可能である。

本発明の回転角度検出装置は、個別にホルダーを用いることがなく、簡易な構成で、容易かつ確実に磁石を検出体に装着でき、安価な回転角度検出装置を得ることができるという有利な効果を有し、主に自動車のステアリングホイールの回転角度検出用として有用である。

１ 回転体
１Ａ 平歯車部
１Ｂ 係合部
１２ 第一の検出体
１２Ａ、１３Ａ 平歯車部
１２Ｂ、１３Ｂ、２２Ｂ 収納部
１２Ｃ、１３Ｃ 軸孔
１２Ｄ、１３Ｄ 支持部
１２Ｅ、１３Ｅ、２２Ｅ 固定部
１２Ｆ、１３Ｆ、２２Ｆ 弾性保持部
１２Ｇ、１３Ｇ アーム部
１２Ｈ、１３Ｈ 鉤部
１３ 第二の検出体
１４Ａ、１５Ａ 磁石
１４Ｂ、１５Ｂ 磁気検出素子
１７ 配線基板
１８ 制御手段
２２Ａ 係止部

Claims (1)

1. ステアリングに連動して回転する回転体と、この回転体に連動して回転する検出体と、この検出体の中央に設けた収納部に装着された直方体の磁石と、この磁石に対向して配置された磁気検出素子と、前記磁気検出素子からの検出信号により前記回転体の回転角度を検出する制御手段からなり、前記収納部に前記磁石の少なくとも一端部を弾性保持する弾性保持部を一体に設け、前記磁石を前記検出体の回転軸方向から前記収納部内に押圧挿入して、前記弾性保持部に弾性保持させ、前記収納部に前記磁石を保持固定した回転角度検出装置。

Images