JP3587693B2

JP3587693B2 - 回転型センサ

Info

Publication number: JP3587693B2
Application number: JP24934498A
Authority: JP
Inventors: 博文奥村
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: US20020139179A1; JP2000074611A; DE19941805B4; US6474146B2; DE19941805A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転型センサに係わり、外部から伝達される回転角度を高精度に検出することができる回転型センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転型センサは、図９に示すように、外形が略円筒状の筺体（図示せず）内部に回転自在で円盤状の回転体１が収納されている。この回転体１は円盤状の鍔部１ａの中心部から図示右方向に突出する軸受け部１ｂが形成され、軸受け部１ｂの回転中心に小判形状の軸孔１ｃが所定の深さで形成されている。また、軸受け部１ｂの根元近傍の鍔部１ａの一部にはバネ係止部１ｄが突出形成されている。
また、前記軸受け部１ｂの周囲には、回転体１を回転方向に弾性付勢する捻りコイルバネ２が配設され、この捻りコイルバネ２は一端部が鍔部１ａのバネ係止部１ｄに係止され、他端部が図示しない筺体側に係止されている。
【０００３】
また、回転体１の鍔部１ａの図示左側の面には、摺動子片（図示せず）が取り付けられ、この摺動子片と対向する側には、抵抗体パターンが形成された抵抗基板（図示せず）が配設されている。そして、回転体が回転して前記摺動子片が抵抗体パターン上を弾接摺動すると抵抗値が変化し、この抵抗値の変化で回転体の回転角度を検出することができるようになっている。
【０００４】
このような従来の回転型センサを、例えば自動車のスロットルバルブ（図示せず）等に用いたもので説明すると、スロットルバルブには、スロットルバルブの回転を伝達する駆動軸３が連結されている。この駆動軸３は、先端部３ａが小判状に形成されている。そして、従来の回転型センサをスロットルバルブ側に取り付け、駆動軸３を回転体１の軸穴１ｃに挿入すると、駆動軸３の回転が回転体１に伝達されるようになっている。
【０００５】
前記駆動軸３は、スロットルバルブ側の組立上の関係から、軸方向と直交する方向であるラジアル方向に若干のガタ、および、相対的にセンターズレが発生しており、これらを回転型センサ側で吸収しなければならなかった。
そのために、従来の回転型センサにおいては、軸孔１ｃの小判形状の径寸法と幅寸法とを、駆動軸３の先端部３ａの寸法より若干大きくして、互いにガタ嵌合させて前記駆動軸３のラジアル方向のガタ、および、相対的なセンターズレを吸収するようにしていた。
しかし、軸孔１ｃと駆動軸３とがガタ嵌合により、駆動軸３の回転に対して回転体１にバックラッシュが発生することにより、回転体１の回転に誤差が発生し、駆動軸３側の正確な回転角度を検出することができなかった。その対策として捻りコイルバネ２で、回転体１を駆動軸３に対して常に一定方向の回転方向に弾性付勢して、バックラッシュを吸収するようにしていた。
即ち、駆動軸３が一方方向に回転するときは、回転体１が捻りコイルバネ２のバネ力に抗して一方方向に回転し、駆動軸３が他方向に回転すると、回転体１は捻りコイルバネ２のバネ力で独立して他方向に回転するようになっている。
そのために、駆動軸３にラジアル方向のガタ、および、相対的なセンターズレがあったとしても、駆動軸３の回転角度を高精度に検出することができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来の回転型センサに使用している捻りコイルバネ２は、特殊な形状のために高価であり、回転型センサがコストアップになるという問題があった。
また、軸孔１ｃと駆動軸３とをガタ嵌合させていたので、長期間使用していると、駆動軸３と軸孔１ｃとの間で摩耗が発生して、高精度の回転角度の検出が難しくなるという問題があった。
本発明は、前述のような課題を解決して、駆動軸３にガタ、および、回転型センサとの相対的なセンターズレがあったとしても、このガタを吸収して、高精度の回転角度検出ができる回転型センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の解決手段として本発明の回転型センサは、先端部に平坦状の部分を有する駆動軸と、この駆動軸の先端部が挿入される、平坦部を有する係合孔が形成された回転体と、弾接部を有する弾性部材と、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出部材とを備え、前記回転体は、前記係合孔の平坦部に隣接して前記平坦部と平行に形成された溝部と、この溝部と前記係合孔の前記平坦部との間に設けられた仕切り壁とを有すると共に、この仕切り壁は前記係合孔の入り口部から所定深さまで、前記係合孔と前記溝部とが連通する開放部を有し、前記弾性部材を板バネで構成し、前記溝部に挿入された前記弾性部材の前記弾接部が、前記板バネの一部を湾曲させて突出形成され、この湾曲頂部が、前記開放部を突き抜けて前記係合孔側に突出し、前記駆動軸の前記平坦状の部分に弾接するようにし、前記弾性部材は、前記弾接部が突出する方向と反対側に切り起こして抜け止め部を形成し、この抜け止め部で前記溝部に挿入した前記弾性部材を抜け止めするようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記課題を解決するための第２の手段として、前記弾接部の前記湾曲頂部に貫通孔を形成した構成とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の回転型センサの１実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の回転型センサの要部断面図であり、図２は本発明の回転型センサの概略正面図であり、図３は本発明の回転型センサの要部背面図であり、図４は本発明に係わる回転体の要部断面図と正面図であり、図５は本発明に係わる弾性部材の斜視図であり、図６は本発明に係わる駆動軸の正面図と側面図であり、図７〜図８は本発明に係わる弾性部材の変形例を説明する斜視図である。
【００１２】
本発明の回転型センサは、図１に示すように、外形が略円筒状で熱硬化性樹脂等から成る筺体１０が配設され、この筺体１０は図示右側に前側板１０ａが形成され、この前側板１０ａの中心部に軸孔１０ｂが形成されている。
前記筺体１０の内部には略円筒状の収納部１１が形成され、この収納部１１内には回転体１２が収納されている。この回転体１２は、図４に示すように、円盤状の鍔部１２ａを有し、この鍔部１２ａの図示左側に外径の小さい軸部１２ｂと、図示右側に外径の大きな軸受け部１２ｃとがそれぞれ突出形成されている。
【００１３】
この軸受け部１２ｃは、段差部１２ｄが形成され、この段差部１２ｄから図示右側の先端部１２ｅの外径が小さく形成されている。そして、先端部１２ｅが筺体１０の軸孔１０ｂに挿入されて、回転体１２が収納部１１内で中心線Ａを回転中心として回転可能になっている。
また、鍔部１２ａの図示左側の側面には、複数の突起１２ｆが突出形成されて、後述する摺動子片１８を位置決めして取り付けるようになっている。
【００１４】
前記軸受け部１２ｃの回転中心には、所定の深さの係合孔１３が形成され、この係合孔１３は平坦部１３ａと円弧部１３ｂとから成り、正面から見た形状がＤ字状で、入り口部１３ｃの周囲が面取りされて形成されている。
前記係合孔１３の平坦部１３ａに隣接して平坦部１３ａと平行に、所定の深さと幅寸法の溝部１４が形成されている。
前記溝部１４と係合孔１３の平坦部１３ａとの間には仕切り壁１５が形成され、この仕切り壁１５は係合孔１３の入り口部１３ｃから所定の深さで、係合孔１３と溝部１４とが連通する開放部１６が形成されている。この開放部１６は図４Ｂに示すように、溝部１４の幅寸法より小さく形成されているので、開放部１６の両側には仕切り壁１５が突出した状態になっている。
【００１５】
前記溝部１４には、板バネから成る弾性部材１７が挿入されるようになっている。この弾性部材１７は、図５に示すように、基部１７ａをプレス等で打ち抜いて抜き落とし部１７ｂが形成されて、この抜き落とし部１７ｂに囲まれて、舌片状の弾接部１７ｃと抜け止め部１７ｄとが形成されている。
前記弾接部１７ｃは山状に湾曲させて図示上方に突出形成され、この弾接部１７ｃが突出する方向と反対側の図示下方側に、切り起こし形成した抜け止め部１７ｄを有している。
【００１６】
前記弾性部材１７は、弾接部１７ｃの湾曲頂部に打ち抜き形成された所定の孔径の貫通孔１７ｅを有すると共に、図示右側の端部に抜け止め部１７ｄと同方向の下方側に折り曲げられた所定の高さ寸法の支持部１７ｆが形成されている。
そして、弾性部材１７を溝部１４に挿入すると、一端側の抜け止め部１７ｄが溝部１４の下部の側壁間に弾接し、他端側の支持部１７ｆが溝部１４の側壁に当接する。そして、前記抜け止め部１７ｄの弾性力によって、平坦状の基部１７ａが主に開放部１６の側面の仕切り壁１５に弾接して、弾性部材１７は溝部１４に抜け止めされて保持される。
また、弾性部材１７を溝部１４に挿入すると、弾接部１７ｃの湾曲頂部が、開放部１６を突き抜けて係合孔１３側に突出して位置するようになっている。
【００１７】
また、回転体１２の鍔部１２ａの図示左側の軸部１２ｂが形成された側面には、回転角度検出部材の一部である、バネ性のある摺動子片１８が取り付けられている。この摺動子片１８は、図３に示すように鍔部１２ａに形成されている複数の突起１２ｆに位置決めされて、熱カシメ等で回転体１２に固着されている。
前記摺動子片１８が取り付けられた面と対向する側に、所定の隙間を有して抵抗基板１９が筺体１０内部に位置決めされて接着剤等で固着されている。
前記抵抗基板１９の表面には、抵抗体パターン（図示せず）が印刷等で形成され、この抵抗体パターンに摺動子片１８が弾接するようになっている。
また、抵抗基板１９の中央部には、回転体１２の軸部１２ｂが挿通する軸孔１９ａが形成されている。前記角度検出部材は、摺動子片１８と抵抗体パターンを有する抵抗基板１９とで構成されている。
【００１８】
前記抵抗基板１９の図１に示す下方側には、略Ｌ字状の複数の外部端子２０が筺体１０にインサート成型等で一体化されている。そして、前記抵抗体パターンに対応して抵抗基板１９の端面から引き出された端子３０に外部端子２０が半田付け等によって接続されている。
前記抵抗基板１９の図示左側には、筺体１０内部の収納部１１を蓋閉する蓋体２１が接着材等で取り付けられて、収納部１１の内部が密閉されるようになっている。前記蓋体２１の中心線Ａ上の内部側には、図１に示すような軸受け部２１ａが突出形成され、この軸受け部２１ａに回転体１２の軸部１２ｂが支持されて、回転体１２が中心線Ａ方向と垂直方向の移動を防ぎガタつかないようになっている。
【００１９】
前述のような構成の本発明の回転型センサを用いて、例えば自動車等のスロットルバルブの回転角度を検出するには、まず、筺体１０をスロットルボディー（図示せず）の本体に取り付ける。すると、図１に示すように、回転体１２の係合孔１３に、スロットルバルブに連結されている駆動軸２２が挿入されて位置するようになっている。
この駆動軸２２は、図６に示すように、円形の棒状の先端部２２ａに、平坦状の部分２２ｂが形成されて、先端部２２ａがＤ字状になっている。前記駆動軸２２は、自動車側のスロットルバルブの回転に連動して、所定の回転角度範囲内で往復回転するようになっている。
【００２０】
前記駆動軸２２は、スロットルバルブ側の組立誤差等の関係から、ラジアル方向に、例えば０．１ｍｍ程度の若干のガタ、および相対的なセンターズレが発生している。これら、ガタ、あるいはセンターズレが生じても駆動軸２２を係合孔１３に確実に係合するようにするために、駆動軸２２と係合孔１３とにガタを持たせ、このガタをなくするために、前記弾性部材１７の弾接部１７ｃを、駆動軸２２の平坦状の部分２２ｂに弾接させて、係合孔１３の円弧部１３ｂを駆動軸２２側に弾圧させ、この両者を一体化するようになっている。
【００２１】
そのために、駆動軸２２が一方方向に回転すると、駆動軸２２の回転に追従して回転体１２をバックラッシュのない状態でスムーズに回転させることができる。また、駆動軸２２が他方向に回転するときも、弾性部材１７の作用で、回転体１２をバックラッシュのない状態で駆動軸２２の回転にスムーズに追従して回転させることができるので、摺動子片１８等から成る回転角度検出部材で、高精度な駆動軸２２の回転角度を検出することができる。
【００２２】
また、本発明の回転型センサに用いる弾性部材１７の変形例を、図７から図９に基づいて説明する。まず、図７に示す弾性部材２７は、基部２７ａに抜き落とし部２７ｂが形成されて、湾曲状の弾接部２７ｃと抜け止め部２７ｄとが形成されている。前記基部２７ａの長手方向の端部が図示下方に折り曲げられて第１支持部２７ｅ、２７ｅが形成され、弾接部２７ｃが形成された側の基部２７ａの端部にも、前記第１支持部２７ｅと同じ高さ寸法の第２支持部２７ｆが折り曲げ形成されている。このような弾性部材２７は、第１支持部２７ｅ、２７ｅにより溝部１４内にガタ付きなく確実に嵌入することができると共に、弾接部２７ｃで確実に駆動軸２２を係合孔１３に弾圧することができる。
【００２３】
また、図８に示す弾性部材３７は、基部３７ａに形成した抜き落とし部３７ｂに、湾曲形成した弾接部３７ｃが形成されている。前記基部３７ａの長手方向の端部が図示下方に折り曲げられて第１支持部３７ｄ、３７ｄが形成され、この第１支持部３７ｄ、３７ｄの図示下方側の端面には、くさび状の抜け止め部３７ｅ、３７ｅが下方側に突出形成されている。
また、弾接部３７ｃが形成された側の基部３７ａの端部にも、前記第１支持部３７ｄと同じ高さ寸法の第２支持部３７ｆが折り曲げ形成されている。このような弾性部材３７は、くさび状の抜け止め部３７ｅ、３７ｅにより溝部１４内に確実に抜け止めすることができると共に、弾接部３７ｃで確実に駆動軸２２を係合孔１３に弾圧することができる。
【００２５】
また、本発明の実施の形態の説明では、回転角度検出部材を摺動子片１８等から成る抵抗式のもので説明したが、図示は省略するが回転体１２の鍔部１２ａの外周部に磁石部材を取り付けた磁気式のもの、あるいはその他の方式のものでもよい。
【００２６】
本発明の回転型センサの回転体は、弾性部材を板バネで構成し、溝部に挿入された前記弾性部材の前記弾接部が、前記板バネの一部を湾曲させて突出形成され、この湾曲頂部が、前記開放部を突き抜けて前記係合孔側に突出し、前記駆動軸の前記平坦状の部分に弾接するようにし、前記弾性部材は、前記弾接部が突出する方向と反対側に切り起こして抜け止め部を形成し、この抜け止め部で前記溝部に挿入した前記弾性部材を抜け止めするようにしたので、駆動軸と係合孔とがガタ嵌合で挿入されても、駆動軸の回転に対してバックラッシュのない状態で回転体を回転させることができ、検出部材で高精度の駆動軸の回転角度を検出できる回転型センサを提供できる。
また、前記弾性部材を板バネで構成したので、弾性部材をプレス等で簡単に作ることができ、コスト低減が可能になる。
また、前記弾性部材は、切り起こし形成した抜け止め部で前記弾性部材の抜け止めを行わしめるようにしたので、抜け止め部で確実に溝内部に弾性部材を抜け止めすることができる。そのために、もし駆動軸に軸方向のスラスト方向にガタが発生したとしても、弾性部材が溝部から抜け落ちるというようなことを防止することができる。
【００２７】
また、前記弾性部材を板バネで構成し、前記弾接部を前記板バネの一部を湾曲させて突出形成し、この湾曲頂部を前記係合孔側に突出させて、前記駆動軸の前記落とし部に弾接するようにしたので、弾性部材をプレス等で簡単に作ることができ、コスト低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転型センサの要部側面図である。
【図２】本発明の回転型センサの概略正面図である。
【図３】本発明の回転型センサの要部背面図である。
【図４】本発明に係わる回転体の要部側面図と正面図である。
【図５】本発明に係わる弾性部材の斜視図である。
【図６】本発明に係わる駆動軸の正面図と側面図である。
【図７】本発明に係わる弾性部材の変形例を説明する斜視図である。
【図８】本発明に係わる弾性部材の変形例を説明する斜視図である。
【図９】従来の回転型センサの要部斜視図である。

Claims

先端部に平坦状の部分を有する駆動軸と、この駆動軸の先端部が挿入される、平坦部を有する係合孔が形成された回転体と、弾接部を有する弾性部材と、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出部材とを備え、前記回転体は、前記係合孔の平坦部に隣接して前記平坦部と平行に形成された溝部と、この溝部と前記係合孔の前記平坦部との間に設けられた仕切り壁とを有すると共に、この仕切り壁は前記係合孔の入り口部から所定深さまで、前記係合孔と前記溝部とが連通する開放部を有し、前記弾性部材を板バネで構成し、前記溝部に挿入された前記弾性部材の前記弾接部が、前記板バネの一部を湾曲させて突出形成され、この湾曲頂部が、前記開放部を突き抜けて前記係合孔側に突出し、前記駆動軸の前記平坦状の部分に弾接するようにし、前記弾性部材は、前記弾接部が突出する方向と反対側に切り起こして抜け止め部を形成し、この抜け止め部で前記溝部に挿入した前記弾性部材を抜け止めするようにしたことを特徴とする回転型センサ。
前記弾接部の前記湾曲頂部に貫通孔を形成したことを特徴とする請求項１記載の回転型センサ。