JP4220761B2 - 回転型センサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のスロットルセンサ等に使用され、外部から伝達される回転角度を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の構成を図10に基づいて説明すると、合成樹脂の成型品等で形成され、外形が箱形をなした筺体30は、底壁31と、底壁31から後方に筒状に延びる側壁33と、この側壁33の一端側を塞ぐ底板34と、側壁33と底板34とで囲まれた収納部32とを有する。
【0003】
また、底板34の中央部には、収納部32側である前方に突出する支持部34aが形成され、この支持部34aの中心部には、半球状の凹部からなる受け部34bが設けられている。
また、底板34の側壁33寄りには、凸条部からなる保持部34cが形成されている。
【0004】
板状の絶縁基板37は、中心部に孔37aを有し、この絶縁基板37の一面には、ここでは図示しないが、抵抗体パターンと良導電体からなる集電体パターンが設けられており、この絶縁基板37は、孔37aに支持部34aを挿通した状態で底板34上に載置され、外周部が保持部34cに支持されて、筺体30に取り付けられている。
【0005】
合成樹脂の成型品等からなる板状の上板40は、中心部に孔40aを有し、この上板40は、収納部32を覆うように底壁31上に載置され、底壁31に設けられた取付突起31aを熱カシメする等して、底壁31に取り付けられている。
【0006】
合成樹脂の成型品からなる回転体35は、円板状部35aと、この円板状部35aの中央部から前方に互いに対向して突出し、撓み可能なバネ性のある一対の腕部35bと、この一対の腕部35bの自由端側に互いに向かい合って設けられ、先端に丸みを持たせた凸部35cと、円板状部35aの下面中央部から下方に延び、先端に半円球状の凸部を有する突部35dを有する。
【0007】
そして、この回転体35は、突部35dが受け部34bに当接し、腕部35bが孔40aから上に突出した状態で、収納部32内に収納されて、回転可能に保持されると共に、回転体35は、突部35dによってピボット支持されて、傾倒可能になっている。
【0008】
バネ部材42は、リング状のバネ板で形成され、このバネ部材42は、円板状部35aと上板40との間に配置されて、回転体35を常時底板34方向に弾圧している。
摺動子36は、導電性のあるバネ板で形成され、この摺動子36は、円板状部35aの下面に取り付けられ、抵抗体パターンと集電体パターンに摺動可能となっている。
そして、抵抗体パターンと集電体パターン、及び摺動子36とによって回転角度を検出する検出手段K2が構成されている。
【0009】
自動車等のスロットルバルブに連携された駆動軸43は、先端部に軸線A方向に延びる平板状の突部43aを有し、この駆動軸43は、所定の回転角度の範囲で往復回転するようになっている。
また、この駆動軸43の突部43aは、回転体35の凸部35cに当接した状態で、バネ性のある一対の腕部35b間で挟持されている。
【0010】
そして、駆動軸43が回転すると、一対の腕部35bで挟持された状態で回転体35が回転し、その結果、摺動子36が抵抗体パターン上と集電体パターン上とに摺動して、検出手段K2が操作されて、回転角度の検出が行われる。
また、駆動軸43がセンターズレした状態にあると、回転体35は、ピボット支持された箇所で傾倒して、駆動軸43のズレに追従するようになっている。(例えば、特許文献1参照)
【0011】
【特許文献1】
特開2000−193412号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転型センサは、両方がバネ性のある一対の腕部35bで駆動軸43を挟持するものであるため、振動や衝撃が一対の腕部35bに影響して、回転体35のフラツキが大きくなるという問題がある。
また、駆動軸43が急回転すると、一対の腕部35bが開き、回転体35に回転伝達の遅れを生じて、駆動軸43に対する回転体35の追従性が悪くなると共に、回転体35の円運動が一定とならず、性能が悪くなるという問題がある。
また、左右の腕部35bに弾性力の差があると、回転体35に対して、駆動軸43がセンターズレしてしまい、回転体35の傾倒角度が必要以上に大きくなってしまうという問題がある。
【0013】
そこで、本発明は駆動軸に対する回転体の追従性が良好であると共に、回転体のフラツキが少なく、性能の良好な回転型センサを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第1の解決手段として、筺体と、この前記筺体内に回転可能に支持され、対向する平坦な一対の壁部が形成されると共に一端が解放された収納部を有する回転体と、この回転体の回転によって操作される検出手段と、一端同士が連結部で繋がれた対向する一対の第1,第2脚部と、前記第2脚部の方向に向けて突出した状態で前記第1脚部に設けられたリジッドな支持部と、前記第2脚部の自由端側の先端が前記第1、第2脚部間に位置するように折り返して形成された弾性腕とを有し、前記連結部の側から前記回転体の前記収納部に挿入され、前記第1、第2脚部が前記回転体の対向する前記平坦な一対の壁部に弾圧される板バネと、軸方向に形成された第1の平坦部と前記第1の平坦部に対向して形成された第2の平坦部とを有し、前記回転体の解放された一端側から前記収納部内に挿入され、前記第1の平坦部に前記支持部が当接し、前記第2の平坦部に前記弾性腕が弾接することによって前記板バネに挟持される駆動軸と、を具備する構成とした。
【0015】
また、第2の解決手段として、前記支持部は複数個の突部で構成され、前記複数個の突部の頂部が前記駆動軸の軸線に対して直交、或いは交叉する方向に延在した構成とした。また、第3の解決手段として、前記支持部は凸条部で構成され、前記凸条部の頂部が前記駆動軸の軸線に対して直交、或いは交叉する方向に延びて形成された構成とした。
【0016】
また、第4の解決手段として、前記第1,第2脚部の何れか一方、或いは双方にリブ部を設けた構成とした。また、第5の解決手段として、前記リブ部は、前記駆動軸の軸線方向に延びて、一つの前記脚部に対して1個、或いは複数個設けられた構成とした。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の回転型センサの図面を説明すると、図1は本発明の回転型センサの断面図、図2は本発明の回転型センサの要部拡大断面図、図3は本発明の回転型センサに係る回転体の平面図、図4は本発明の回転型センサに係る回転体の要部断面図、図5は本発明の回転型センサに係る回転体の側面図である。
【0018】
また、図6は本発明の回転型センサに係る板バネの斜視図、図7は本発明の回転型センサに係る板バネの断面図、図8は本発明の回転型センサに係る板バネの左側面図、図9は本発明の回転型センサに係る板バネの右側面図である。
【0019】
次に、本発明の回転型センサの構成を図1〜図9に基づいて説明すると、筺体1は、合成樹脂の成型品からなるケース2と、このケース2の後方の開口部を塞ぐ蓋体3とで構成されている。
【0020】
そして、ケース2は、内部に収納部2aを有する側壁2bと、この側壁2bから収納部2a内に突出した筒部からなる受け部2cと、側壁2bの後方開口部側に設けられた2段の肩部2dと、側壁2bから直角方向に延びて形成された筒状部2eとを有する。
【0021】
また、蓋体3は、皿状をなし、板状部3aと、この板状部3aの外周部に設けられた鍔部3bと、板状部3aの中央部に設けられた凹部3cとを有する。
そして、この蓋体3は、ケース2の後方の開口部側から肩部2dに載置され、ケース2の側壁2bの後方部を熱カシメする等して、開口部を塞ぐようにケース2に取り付けられる。
【0022】
金属材からなる複数の端子4は、コネクタ用に使用され、この端子4は、ケース2に埋設されて取り付けられ、一端がケース2の収納部2a内に突出すると共に、他端が筒状部2e内に突出した状態となっている。
金属材等からなる支持部材5は、円柱状部5aと、この円柱状部5aの前方に設けられた円錐部5bとを有し、この支持部材5は、円柱状部5aを凹部3c内に挿入して保持されている。
【0023】
板状の絶縁基板6は、中心部に孔6aを有し、この絶縁基板6の一面には、ここでは図示しないが、抵抗体パターンと良導電体からなる集電体パターンが設けられており、そして、この抵抗体パターンと集電体パターンは、絶縁基板6に取り付けられた複数の端子部7に導通した状態となっている。
また、この絶縁基板6は、外周部が肩部2dに載置され、孔6aが支持部材5と対向した状態で、収納部2a内に収納され、この絶縁基板6は、ケース2に取り付けられた蓋体3によって、外周部が肩部2dに押し付けられて、ケース2に取り付けられると共に、端子部7は、収納部2a内に突出したコネクタ用の端子4と半田接続されている。
【0024】
合成樹脂の成型品からなる回転体8は、特に図3〜図5に示すように、円板状部8aと、この円板状部8aの中央部から前方に筒状に突出し、互いに対向する平坦な一対のリジッドな壁部8bを備えた凹部からなる収納部8cを有する保持部8dと、筒状の保持部8dの延びる方向において、少なくとも一方の壁部8bに設けられた凹部8eと、外部から収納部8cに貫通して保持部8dに設けられた凹部からなる係合部8fと、円板状部8aの中央部から後方に突出する突部8gと、この突部8fの後端部に設けられた円錐状の凹部8hと、円板状部8aの下面に設けられた突起8jとを有する。
【0025】
即ち、筒状の保持部8dに設けられた壁部8bは、撓みがなく、且つ、硬い性質を備えたリジッドな状態で形成されている。
また、この保持部8dは、リジッドな筒状のもので説明したが、例えば、互いに対向したリジッドな一対の直立壁部等で形成しても良い。
【0026】
そして、この回転体8は、ケース2の収納部2a内に収納され、筒状の保持部8dが受け部2c内に挿通されると共に、突部8gが絶縁基板6の孔6aに挿通され、凹部8hに円錐状部5bが嵌入して、回転体8は、回転可能に保持されると共に、突部8gによってピボット支持されて、傾倒可能になっている。
また、この回転体8は、円板状部8aと収納部2aの上壁面との間に配置されたリング状のウエーブ状のバネ部材9によって、支持部材5側に常時押圧されている。
【0027】
摺動子10は、導電性のあるバネ板で形成され、この摺動子10は、円板状部8aの下面に載置され、突起8jを熱カシメする等して、回転体8に取り付けられ、抵抗体パターンと集電体パターンに摺動可能となっている。
そして、抵抗体パターンと集電体パターン、及び摺動子10とによって、回転角度を検出する回転型可変抵抗器からなる検出手段K1が構成されている。
なお、この検出手段K1は、回転型可変抵抗器以外の例えば、抵抗パターンに代えてスイッチパターンとすることによって回転型エンコーダを構成する、或いは抵抗体パターンに代えて磁石とし、摺動子に代えて磁気変換素子とすることによって磁気式可変抵抗器や磁気式エンコーダ等で構成しても良い。
【0028】
バネ性ある材料からなる板バネ11は、特に図6〜図9に示すように、全体が略U字状に形成され、互いに対向する第1,第2脚部11a、11bと、この第1,第2脚部11a、11bの一端側を繋ぐ連結部11cと、第2脚部11bの自由端側の先端が第1,第2脚部11a、11b間に位置するように先端部を折り返して形成された湾曲状の弾性腕11dとを有する。
【0029】
また、板バネ11の第1脚部11aは、切り起こされて形成された係止部11eと、頂部に丸みを持たせたリジッドな凸条部からなる支持部11fと、自由端部側で外方に折り曲げられた曲げ部11gを有する。
そして、凸条部からなる支持部11fは、第2脚部11bの方向に向けて突出すと共に、第1脚部11aの幅方向を横切るように設けられている。
【0030】
また、第2脚部11bには、その延びる方向に二条(複数個)のリブ部11hが設けられている。
なお、このリブ部11hは、1個でも良く、また、第1,第2脚部11a、11bの何れか一方、或いは双方に設けても良い。
【0031】
そして、この板バネ11は、回転体8の収納部8cに連結部11c側から挿入されると共に、第1,第2脚部11a、11bが収納部8cの壁部8bに当接しながら収納される。
この挿入途上において、係止部11eが係合部8fと一致すると、係止部11eが係合部8fに係合可能となって、収納部8cからの板バネ11の抜け止めが行われる。
【0032】
また、板バネ11が回転体8に取り付けられた際、リブ部11hが凹部8e内に位置して、第1,第2脚部11a、11bは、壁部8bにそれぞれ弾圧されると共に、曲げ部11gが保持部8dの端部にぶつかった状態となる。
この曲げ部11gが保持部8dの端部にぶつかった状態では、係止部11eと係合部8fが非係合状態となっていて、係止部11eと係合部8f間が係合状態になるまで、板バネ11と回転体8は、相対的に移動可能となっている。
【0033】
自動車等のスロットルバルブに連携された駆動軸12は、先端部に軸線A方向に延びる突部12aと、この突部12aの外周面に対向して設けられ、軸線A方向と平行な第1,第2の平坦部12b、12cとを有し、この駆動軸12は、所定の回転角度の範囲で往復回転するようになっている。
また、第1,第2の平坦部12b、12cは、切削によって形成される等しており、その表面波、微少の凹凸が形成されている。
【0034】
そして、この駆動軸12は、第1,第2脚部11a、11b間に突部12aを位置した状態で、保持部8dの収納部8cに挿入される。
すると、突部12aは、支持部11fと弾性腕11dとで挟持されると共に、弾性腕11dによって第2の平坦部12cが押されて、第1の平坦部12bが支持部11fの頂部に当接、支持された状態となる。
【0035】
この時、凸条部からなる支持部11fの頂部は、駆動軸12の軸線Aに対して、直交、或いは交叉する方向に延びて形成されると共に、この支持部11fと弾性腕11dで突部12aを挟持した際に生じる摩擦力は、回転体8を軸線A方向に押圧するバネ部材9の押圧力よりも小さくしている。
また、支持部11fと弾性腕11dで突部12aを挟持した際に生ずる摩擦力は、第1脚部11a、第2脚部11bと壁部8bとの間のZ方向に働く荷重によって付与される摩擦力より大きくしている。
なお、この場合、Z方向に働く荷重は、バネ部材9の押圧力から摺動子10の荷重を減じた値となる。
【0036】
その結果、外部の熱によって筺体1のケース2が膨張すると、ケース2の外周部は強固に車両本体に保持されているため、ケース2の中央部がZ方向に突出するように、即ち、外方に突出するように反り、ケース2に支持された絶縁基板6、及び蓋体3が下方方向、即ち、矢印Z方向に押し出される。
すると、弾性部材9によって軸線A方向に押圧状態にある回転体8は、絶縁基板6の移動に追従して移動し、回転体8と絶縁基板6との間の間隔を変えることが無いため、摺動子10の抵抗体パターンへの接触位置が変化せず、例えば、温度変化が生じた場合にも出力が変化しないので、性能の良好なものが得られる。
【0037】
その時、板バネ11と板バネ11に挟持された駆動軸12は、移動せず、その位置が維持されるため、回転体8と板バネ11との間で相対的な移動が行われる。
即ち、回転体8が矢印Z方向(軸線A方向)に移動すると、板バネ11と回転体8の壁部8bとの間で摺動動作が行われて、保持部8dの端部が曲げ部11gから離れると共に、係合部8fの上部が係止部11e近傍に位置した状態となる。
【0038】
即ち、ケース2の膨張に伴う弾性部材11と回転体8の相対移動を許容できる程度に、係合部8fの上部から凹部8eの底壁までの長さに比べて、係止部11eの上部から連結部11cの底面までの長さを小さくしている。
なお、係合部8fは、補修作業において、駆動体12が抜かれる際に、板バネ11が回転体8から離脱しないようにするために設けられている。
【0039】
また、筺体1のケース2が膨張してから収縮する際においても、回転体8と弾性部材11との間で相対的な摺動動作を行うため、回転体8と絶縁基板6との間の間隔を変えることが無いため、摺動子10の抵抗体パターンへの接触位置が変化せず、性能の良好なものが得られる。
【0040】
また、駆動軸12が挟持された際、第1脚部11aの支持部11fの周りの部分は壁部8bに圧接し、更に、支持部11fは、リジッドであるため変形せず、且つ、支持部11fである凸条部は、駆動軸12の軸線A方向と直交、或いは交叉する方向に形成された状態となおり、これによって、駆動軸12にセンターズレがあっても、支持部11fが駆動軸12に線接触した状態で、回転体8が傾倒動作を行うことができる。
【0041】
そして、このような構成を有する回転型センサにおいて、駆動軸12が回転すると、突部12aが板バネ11の支持部11fと弾性腕11dとで挟持された状態で、回転体8を回転し、その結果、摺動子10が抵抗体パターン上と集電体パターン上とに摺動して、検出手段K1が操作されて、回転角度の検出が行われる。
また、駆動軸12がセンターズレした状態にある時、回転体8は、ピボット支持された箇所で傾倒して、駆動軸12のズレに追従するようになっている。
【0042】
なお、上記実施例においては、駆動軸12に第1,第2の平坦部12b、12cを設けたもので説明したが、支持部11fを設けた第1脚部11a側において、少なくとも平坦部を備えればよい。
【0043】
また、支持部11fは、凸条部で構成したもので説明したが、支持部11fが複数個の突部で構成され、この複数個の突部の頂部が駆動軸12の軸線Aに対して直交、或いは交叉する方向に延在するようにしても良い。
【0044】
【発明の効果】
本発明の回転型センサは、筺体と、この筺体内に回転可能に支持された回転体と、この回転体の回転によって操作される検出手段と、回転体に取り付けられた板バネと、この板バネに挟持され、回転体を回転させる駆動軸とを備え、回転体は、対向する平坦な一対の壁部を備えた凹部からなる収納部を有し、板バネは、一端同士が連結部で繋がれた対向する一対の第1,第2脚部と、第2脚部の方向に向けて突出した状態で第1脚部に設けられたリジッドな支持部と、第2脚部の自由端側の先端が第1,第2脚部間に位置するように折り返して形成された弾性腕とを有し、板バネは、連結部の側から収納部内に挿入されて、第1,第2脚部が壁部に弾圧されると共に、駆動軸に設けられた第1の平坦部が支持部に当接、支持された状態で、駆動軸が支持部と弾性腕とで挟持された構成とした。
このような構成にすると、従来に比して、駆動軸の保持が確実で、安定し、振動や衝撃に対して、回転体のフラツキの少ない回転型センサを提供できる。
また、駆動軸が急回転しても、リジッドな支持部の存在によって、回転体は回転遅れを生じることなく回転し、駆動軸に対する回転体の追従性が良く、性能の良好な回転型センサを提供できる。
また、回転体の傾倒量の小さい回転型センサを提供できる。
また、第2脚部の自由端側の先端が折り返して形成された弾性腕を有することによって、弾性腕のスパーンを長くできて、弾性腕のバネ性が安定し、且つ、寿命の長いものが得られる。
【0045】
また、駆動軸には、弾性腕が当接する第2の平坦部を設けたため、弾性腕の駆動軸に対する押圧が安定すると共に、駆動軸に対する回転体の追従性が良く、性能の良好な回転型センサを提供できる。
【0046】
また、支持部は複数個の突部で構成され、複数個の突部の頂部が駆動軸の軸線に対して直交、或いは交叉する方向に延在したため、構成が簡単であると共に、第1の平坦部の支持の確実なものが得られる。
【0047】
また、支持部は凸条部で構成され、凸条部の頂部が駆動軸の軸線に対して直交、或いは交叉する方向に延びて形成されたため、構成が簡単であると共に、第1の平坦部の支持の確実なものが得られる。
【0048】
また、第1,第2脚部の何れか一方、或いは双方にリブ部を設けたため、脚部の変形が少なく、強度のある脚部が得られる。
【0049】
また、リブ部は、駆動軸の軸線方向に延びて、一つの脚部に対して1個、或いは複数個設けられたため、脚部の変形がより少なく、より強度のある脚部が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転型センサの断面図。
【図2】本発明の回転型センサの要部拡大断面図。
【図3】本発明の回転型センサに係る回転体の平面図。
【図4】本発明の回転型センサに係る回転体の要部断面図。
【図5】本発明の回転型センサに係る回転体の側面図。
【図6】本発明の回転型センサに係る板バネの斜視図。
【図7】本発明の回転型センサに係る板バネの断面図。
【図8】本発明の回転型センサに係る板バネの左側面図。
【図9】本発明の回転型センサに係る板バネの右側面図。
【図10】従来の回転型センサの要部の断面図。
【符号の説明】
1 筺体
2 ケース
2a 収納部
2b 側壁
2c 受け部
2d 肩部
2e 筒状部
3 蓋体
3a 板状部
3b 鍔部
3c 凹部
4 端子
5 支持部材
5a 円柱状部
5b 円錐部
6 絶縁基板
6a 孔
7 端子部
8 回転体
8a 円板状部
8b 壁部
8c 収納部
8d 保持部
8e 凹部
8f 係合部
8g 突部
8h 凹部
8j 突起
9 バネ部材
10 摺動子
11 板バネ
11a 第1脚部
11b 第2脚部
11c 連結部
11d 弾性腕
11e 係止部
11f 支持部
11g 曲げ部
11h リブ部
12 駆動軸
12a 突部
12b 第1の平坦部
12c 第2の平坦部
A 軸線
K1 検出手段
Claims (5)
- 筺体と、
この前記筺体内に回転可能に支持され、対向する平坦な一対の壁部が形成されると共に一端が解放された収納部を有する回転体と、
この回転体の回転によって操作される検出手段と、
一端同士が連結部で繋がれた対向する一対の第1,第2脚部と、前記第2脚部の方向に向けて突出した状態で前記第1脚部に設けられたリジッドな支持部と、前記第2脚部の自由端側の先端が前記第1、第2脚部間に位置するように折り返して形成された弾性腕とを有し、前記連結部の側から前記回転体の前記収納部に挿入され、前記第1、第2脚部が前記回転体の対向する前記平坦な一対の壁部に弾圧される板バネと、
軸方向に形成された第1の平坦部と前記第1の平坦部に対向して形成された第2の平坦部とを有し、前記回転体の解放された一端側から前記収納部内に挿入され、前記第1の平坦部に前記支持部が当接し、前記第2の平坦部に前記弾性腕が弾接することによって前記板バネに挟持される駆動軸と、を具備することを特徴とする回転型センサ。 - 前記支持部は複数個の突部で構成され、前記複数個の突部の頂点が前記駆動軸の軸線に対して直交、或いは交叉する方向に延在したことを特徴とする請求項1記載の回転型センサ。
- 前記支持部は凸条部で構成され、前記凸条部の頂部が前記駆動軸の軸線に対して直交、或いは交叉する方向に延びて形成されたことを特徴とする請求項1記載の回転型センサ。
- 前記第1,第2脚部の何れか一方、或いは双方にリブ部を設けたことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の回転型センサ。
- 前記リブ部は、前記駆動軸の軸線方向に延びて、一つの前記脚部に対して1個、或いは複数個設けられたことを特徴とする請求項4記載の回転型センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002331153A JP4220761B2 (ja) | 2002-11-14 | 2002-11-14 | 回転型センサ |
Applications Claiming Priority (1)
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