JP2021051047A - 回転角度検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
磁石と、
前記磁石を保持する磁石保持部材と、
前記磁石と対向し前記磁石が相対回転することによる磁界の変化を検出する磁気検出手段と、
前記磁気検出手段を保持し、前記磁石が前記磁気検出手段に対して相対回転するように、前記磁石保持部材に対して支持軸を中心に回転可能に前記磁石保持部材に装着される検出手段保持部材と、
前記磁石保持部材と前記検出手段保持部材のいずれか一方に設けられ、弾性変形する弾性部材と、
前記磁石保持部材と前記検出手段保持部材のいずれか他方に設けられ、前記検出手段保持部材が前記磁石保持部材に対してホームポジションから回転すると前記弾性部材が弾性変形するように前記弾性部材を押す押え部と、を備える、
ことを特徴とする。
回転角度検出装置1は、図1〜図3に示すように、磁石10と、磁石10を保持する磁石保持部材20と、磁石10の相対回転による磁界の変化を検出する磁気検出手段30と、磁気検出手段30を保持する検出手段保持部材40と、磁石保持部材20と検出手段保持部材40の間に設けられる弾性部材50と、を備えて構成される。
本実施の形態に係る回転角度検出装置1は、例えば自動二輪車のクイックシフターでシフトペダルの操作の検出等に用いられる。シフトペダルの操作によって磁石10を保持し固定された磁石保持部材20の外側に同心上に設けた磁気検出手段30を保持する検出手段保持部材40を回転させ、検出手段保持部材40がホームポジションPから回転すると、弾性部材50を弾性変形させることで、機構の簡素化と回転角度検出装置1の小型化を図っている。
なお、磁石保持部材20の円筒固定部21には、後述する検出手段保持部材40が回転可能に取り付けられ、支持軸Laに固定ネジ21bとワッシャ21cを介して検出手段保持部材40の抜け出しが押えられるとともに、磁石保持部材20は、被検出体に固定される(図2、図7参照)。
弾性部材50は、例えば圧縮コイルバネ51と、圧縮コイルバネ51の両端部に当てられる一対の端面部材52とを備える。端面部材52は、圧縮コイルバネ51の外径より大きな円板部52aと、円板部52aの中心部から圧縮コイルバネ51の軸方向内側に突き出す円筒部52bとが一体に形成されている。
磁気検出素子31は、回路基板32の磁石10と対向する面に取り付けられ、電子部品などは回路基板32の磁石10と反対側の面に取り付けられる。
このためハウジング41は、先端部の内側部両側にストッパ部46が突き出すように形成してある(図5(a)参照)。ストッパ部46は、略台形状の磁石収容部22の外側面との間に支持軸Laを中心とする円周方向の隙間をあけて対向し、ストッパ部46に磁石収容部22(図2参照)が当たることで回転角度が規制される(図3参照)。なお、回転角度の検出範囲は、ストッパ部46と磁石収容部22の外側面との支持軸Laを中心とする円周方向の隙間を変更することで、任意に設定することができる。
ハウジング41の回転が開始されると、磁石保持部材20に保持された磁石10に対して磁気検出素子31が相対回転され、相対回転にともなう磁界の変化を検知する。磁気検出素子31の検知信号は、例えば、回路基板32に実装されたICチップで処理される。磁気検出素子31では、例えば、回転角度がホームポジションPから角度±θ、例えば±3度の範囲で変化すると、各回転方向で回転角度に比例して直線的に変化する出力信号が出力される。出力信号は、コード保持部45から外部に導出された配線コード33を介して外部機器である変速機の制御部などに送られ、変速操作が自動的に行われる。
また、バネ機構として磁石保持部材20にバネ収容部23を設け、ハウジング41およびカバー42の押え部47,48でバネ収容部23の弾性部材50を押すようにすれば良く、バネ収容部23の配置を磁石保持部材20の円筒固定部21の周囲のいずれの位置にも配置可能となり、例えば図8に示すように、連結入力部41bに対して時計回りに約120度回転させてバネ収容部23を配置することもできる。これにより、ハウジング41を対応した形状に変更することで、圧縮コイルバネ51を弾性変形するバネ機構を変更せずに、回転角度検出装置1を取り付け環境に簡単に合わせて設置することができる。
回転角度検出装置1では、磁石保持部材20に設けるバネ収容部23とハウジング41に設ける押え部47とを互いに反対に設置し、ハウジング41にバネ収容部を設け、磁石保持部材20に押え部を設けて回転にともない弾性部材50を弾性変形させるようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、弾性部材50の両端部に当てる端面部材52をガイドシャフト53でガイドして直線上を移動するようにしたが、検出範囲が小さく、弾性部材50の弾性変形にともなう移動範囲が小さい場合などでは、ガイドシャフト53を省略することも可能である。
また、検出対象の一例として自動二輪車のクイックシフターでのシフトペダルの操作の検出としたが、これに限らず他の回転角度の検出に適用することもでき、特に振動環境下での回転角度の検出に好適である。
また、回転角度の検出範囲(±θ)は、例えば±3度の範囲とする場合に限らず、これより小さい範囲や大きい範囲の角度の検出であってもよい。
また、弾性部材50は、圧縮コイルバネ51で構成する場合に限らず、さらバネなど圧縮によりバネ荷重が生じる他の弾性部材で構成することもできる。
かかる構成によれば、弾性部材50を弾性変形させることが磁石保持部材20に収容した弾性部材50と、検出手段保持部材40に設けた押え部47,48で構成することが可能となり、操作にともなう反力を得るための構造を簡素化でき、同心上を相対回転させることで回転角度検出装置1自体の小型化を図ることができる。
かかる構成によれば、弾性部材50をその中心軸からずれることなく弾性変形させることができ、弾性部材50による反力を効率よく操作側の検出手段保持部材40に伝達することができる。
かかる構成によれば、圧縮コイルバネ51の両端部の端面部材52を介して押して弾性変形させることで、圧縮コイルバネ51が検出手段保持部材40の回転にともなって円周方向に押されても、圧縮コイルバネ51を両端部の端面部材52を介して押すことで直線状に押えて弾性変形させ、確実に反力を発生させることができる。
かかる構成によれば、圧縮コイルバネ51に当てられた端面部材52がガイドシャフト53によって直線上を移動するようにガイドされることで、弾性変形がガイドシャフト53に沿う直線方向となり、一層が確実に弾性変形させて反力を発生させることができる。
また、本発明は、上記実施形態に限定するものではない。例えば、磁石、磁石保持部材、ハウジングなどの材料は、上記の記載に限定するものでなく、同一機能を有するものに変えることもできる。磁気検出素子もホールICに限らず他の素子を用いることもできる。
10 磁石
20 磁石保持部材
21 円筒固定部
21a 固定孔
21b 固定ネジ
21c ワッシャ
22 磁石収容部
22a 凹部
23 バネ収容部
23a 開口部
23b アーム部
30 磁気検出手段
31 磁気検出素子(ホールIC)
32 回路基板
33 配線コード
40 検出手段保持部材
41 ハウジング
41a 開口部
41b 連結入力部
41c 収容空間
41d 回転支持部
42 カバー
42a 回転支持部
43 ダストシール
44 基板収容部
45 コード保持部
46 ストッパ部
47 押え部
48 押え部
50 弾性部材
51 圧縮コイルバネ
52 端面部材
52a 円板部
52b 円筒部
53 ガイドシャフト
La 支持軸
P ホームポジション
θ 回転角度
Claims (4)
- 磁石と、
前記磁石を保持する磁石保持部材と、
前記磁石と対向し前記磁石が相対回転することによる磁界の変化を検出する磁気検出手段と、
前記磁気検出手段を保持し、前記磁石が前記磁気検出手段に対して相対回転するように、前記磁石保持部材に対して支持軸を中心に回転可能に前記磁石保持部材に装着される検出手段保持部材と、
前記磁石保持部材と前記検出手段保持部材のいずれか一方に設けられ、弾性変形する弾性部材と、
前記磁石保持部材と前記検出手段保持部材のいずれか他方に設けられ、前記検出手段保持部材が前記磁石保持部材に対してホームポジションから回転すると前記弾性部材が弾性変形するように前記弾性部材を押す押え部と、を備える、
ことを特徴とする回転角度検出装置。 - 前記弾性部材は、前記支持軸を中心とする半径方向と略直交する直交方向に弾性変形し、
一対の前記押え部は、前記弾性部材を前記直交方向の両側から挟み込むように配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の回転角度検出装置。 - 前記弾性部材は、圧縮コイルバネと、前記圧縮コイルバネの両端部に当てられる一対の端面部材と、を備え、
一対の前記押え部は、前記一対の端面部材を挟み込むように配置され、前記検出手段保持部材が前記磁石保持部材に対して前記ホームポジションから回転すると前記端面部材を介して前記圧縮コイルバネを押す、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の回転角度検出装置。 - 一対の前記押え部の間に設けられ、前記圧縮コイルバネの軸方向に沿って延び、前記圧縮コイルバネに挿通されるガイドシャフトを備え、
前記ガイドシャフトは、前記圧縮コイルバネの軸方向に沿う前記端面部材の直線移動をガイドする、
ことを特徴とする請求項3に記載の回転角度検出装置。
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