JP4950826B2 - 非接触回転角センサ - Google Patents

Description

本発明は、各種機器の回転角を検出し、或いは自動変速機の変速操作に連動する被検出側回転体の回転量等を回転角として検出することなどに供される非接触回転角センサに関する。

従来の非接触回転角センサとしては、例えば特開２００３−２６９９９２号公報に記載されたようなものがある。この非接触回転角センサは、ケースの内部を隔壁により二つの空間に分離することでケースの一方の空間に回転機構部を収容し、同他方の空間に電気回路部を配置している。電気回路部を収容するケースの一方の空間は、第２の蓋体で閉じられ、ケースと第２の蓋体との間を少量の樹脂やＯリング等で封止するようにしている。

従って、ケースの他方の空間に配置された電気回路部を、第２の蓋体及びＯリング等により封止することができる。

しかし、このような構造では、回転機構部を収容したケースの一方の空間に水等が溜まりやすく、溜まった水等の蒸発により電気回路部が湿気等に晒され、耐久性や検出精度を損ない易いという問題がある。また、封止用の樹脂やＯリングを必要とすると共に、被検出側回転体がケースの中心部を貫通するような構造には適用できないという問題もある。

特開２００３−２６９９９２号公報

解決しようとする問題点は、回転機構部を収容したケースの一方の空間に水等が溜まりやすく、耐久性や検出精度を損ない易く、また、封止用の樹脂やＯリングを必要とすると共に、被検出側回転体が中心部を貫通するような構造には適用できない点である。

本発明は、内部に水が溜まり難くして耐久性や検出精度を損なわないようにすると共に、封止用の樹脂やＯリングを必要とせず、且つ被検出側回転体が中心部を貫通するような構造にも適用可能とするため、外周部に磁気発生体を備え被検出側回転体に結合されて一体に回転する検出軸部と、前記検出軸部の回りに同心状に配置された絶縁性のハウジング本体及びこのハウジング本体の上部を覆うカバーからなり前記検出軸部との間に隙間を有して固定側となるハウジングとを備え、前記ハウジング本体の上部に形成され前記カバーで覆われた基板配置部に、回路基板を収容し、前記磁気発生体を非接触で感知し前記回路基板に検出信号を出力する検出体を、前記ハウジング本体に支持した非接触回転角センサであって、前記ハウジング本体側の内周に、前記基板配置部の内周側に位置し前記カバーへ向けて立ち上がる本体側防水面を周回状に設け、前記本体側防水面は、前記ハウジング本体側の上下に渡って前記検出軸部の外周部に対し隙間を有し、前記カバーの下面に、前記本体側防水面の上部内周に対向配置されるカバー側防水面を周回状に設け、前記検出軸部とハウジング及び本体側防水面との間の隙間によりハウジング上下間を貫通する水抜き路を形成したことを最も主要な特徴とする。

本発明は、外周部に磁気発生体を備え被検出側回転体に結合されて一体に回転する検出軸部と、前記検出軸部の回りに同心状に配置された絶縁性のハウジング本体及びこのハウジング本体の上部を覆うカバーからなり前記検出軸部との間に隙間を有して固定側となるハウジングとを備え、前記ハウジング本体の上部に形成され前記カバーで覆われた基板配置部に、回路基板を収容し、前記磁気発生体を非接触で感知し前記回路基板に検出信号を出力する検出体を、前記ハウジング本体に支持した非接触回転角センサであって、前記ハウジング本体側の内周に、前記基板配置部の内周側に位置し前記カバーへ向けて立ち上がる本体側防水面を周回状に設け、前記本体側防水面は、前記ハウジング本体側の上下に渡って前記検出軸部の外周部に対し隙間を有し、前記カバーの下面に、前記本体側防水面の上部内周に対向配置されるカバー側防水面を周回状に設け、前記検出軸部とハウジング及び本体側防水面との間の隙間によりハウジング上下間を貫通する水抜き路を形成した。

従って、検出軸部とカバーとの間から浸入した水等が回路基板の基板配置部へ至るのを対向配置された本体側防水面及びカバー側防水面により阻止され、この浸入した水等がハウジング上下間を連通する水抜き路を通って排出され、内部に水が溜まり難くすることができる。

しかも、封止用の樹脂やＯリングを必要とせず、且つ被検出側回転体がハウジングの中心部を貫通するような構造にも適用することが可能である。

内部に水が溜まり難くして耐久性や検出精度を損なわないようにすると共に、封止用の樹脂やＯリングを必要とせず、且つ被検出側回転体が中心部を貫通するような構造にも適用可能とするという目的を、本体側防水面及びカバー側防水面の対向配置により実現した。

図１は、本発明の実施例１に係る非接触回転角センサの分解斜視図、図２は、同平面図、図３は、同概略半断面図、図４は、溝部周辺を示す要部拡大断面図である。

図１〜図３のように、この非接触回転角センサ１は、自動車の自動変速機の変速操作に連動する被検出側回転体の回転量を回転角として検出するものであり、検出軸部３とハウジング５とを備えている。

前記検出軸部３は、本実施例において中空に形成され、軸心部に二面幅の嵌合穴７を有し、中間の外周部に大径部９が形成され、この大径部９に、磁気発生体として磁石１１が取り付けられている。大径部９は、磁石１１よりも下側の外周面９ａが、磁石１１の外周面１１ａよりも小径に形成され、磁石１１よりも上側の外周面９ｂが、磁石１１の外周面１１ａと同径に形成されている。

磁石１１は、樹脂及び金属粉で成形されたプラスチック・マグネットが用いられ、錆を防止している。この磁石１１は、大径部９に圧入、接着による嵌め込み、一体的な成形などにより固定されている。嵌合穴７は、前記自動変速機の変速操作量に応じて回転する被検出側回転体１３に結合され、検出軸部３は、被検出回転体１３と共に一体に回転する。

前記ハウジング５は、検出軸部３の回りに同心状に配置され、ハウジング本体１５及びカバー１７からなっている。

前記ハウジング本体１５は、樹脂などで形成された絶縁性であり、検出体としてホール素子、ホールＩＣ等の磁電変換素子１９が固定配置されている。磁電変換素子１９は、磁石１１を非接触で感知し、磁気力を電圧等に電気変換して回路基板２９へ出力する。

ハウジング本体１５は、固定側２１に固定支持される構成であり、底面に固定側２１に嵌入し回り止め及び被検出側回転体１３との相対的な位置決めを行う突起２３が設けられている。なお、固定側２１は、車体側のセンサ用受け部、マニュアル・シャフトの受け部、基板の受け部、コネクタなどであり、例えば亜鉛ダイキャストで形成されている。

ハウジング本体１５の底部内周には、前記検出軸部３の大径部９の下側に間隔２４を有して対向するフランジ部２５を備えている。フランジ部２５と検出軸部３の外周面との間には、隙間が形成され、水、汚染ガス等の流体を流通させ得る流通口２６となっている。この流通口２６は、間隔２４に連通している。

ハウジング本体１５の上部には、凹状の基板配置部２７が周回状に形成され、基板配置部２７に回路基板２９が取り付けられている。この回路基板２９に、前記磁電変換素子１９が導通接続されている。ハウジング本体１５の外部には、回路基板２９に導通接続された外部端子３１が設けられ、外部機器に接続可能となっている。

前記ハウジング本体１５の上部には、嵌合受け壁部３３が設けられ、この嵌合受け壁部３３の外面部に、カバー１７を受ける嵌合用の段付き部３５が形成されている。

図３、図４のように、前記基板配置部２７の内周側に位置して、防水壁３７が周回状に設けられている。防水壁３７は、ハウジング本体１５に一体に形成され、カバー１７へ向けて立ち上がっている。

ハウジング本体１５及び防水壁３７の内周は、連続した周回状の本体側防水面３９となっている。本体側防水面３９は、防水壁３７の内周においては、回路基板２９の基板配置部２７の内周側に位置して前記カバー１７へ向けて立ち上がる構成となり、ハウジング本体１５の内周においては、前記検出軸部３の外周部である大径部９に対して隙間を有し前記ハウジング本体１５の上下に渡り、フランジ部２５に至っている。

前記カバー１７は、本実施例において樹脂などで成形された絶縁性であり、前記基板配置部２７の上部側を覆うようにハウジング本体１５に取り付けられている。カバー１７には、外周に嵌合壁部４０が形成され、前記ハウジング本体１５の嵌合受け壁部３３の外側に嵌合している。嵌合壁部４０は、段付き部３５に突き合わされ、カバー１７の外周面がハウジング本体１５の外周面と段差無く構成されている。嵌合受け壁部３３及び嵌合壁部４０間等は、接着、熔着等により密閉状に固定することができる。

カバー１７の径方向中間部の下面には、下向きの溝部４１が周回状に形成されている。溝部４１は、前記防水壁３７を嵌合配置させている。溝部４１には、径方向外側へ向いたカバー側防水面４３が周回状に形成され、本体側防水面３９の上部内周に対向配置されている。

カバー１７の内周部４５は、前記フランジ部２５と対称的に前記検出軸部３の大径部９の上側に間隔４７を有して対向している。

カバー１７の内周部４５と検出軸部３の外周面との間には、隙間が形成され、水、汚染ガス等の流体を流通させ得る流通口４８となっている。この流通口４８は、間隔４７に連通している。

流通口４８の径方向の寸法は、本体側防水面３９とカバー側防水面４３との間の隙間よりも大きく設定されている。前記流通口２６の径方向の寸法、検出軸部３の大径部９及び本体側防水面３９間の寸法も、本体側防水面３９とカバー側防水面４３との間の隙間よりも大きく設定されている。

そして、前記検出軸部３とハウジング５との間の隙間である流通口４８，２６、間隔４７，２４、及び検出軸部３の大径部９と本体側防水面３９との間の隙間によりハウジング５上下間を貫通する水抜き路Ｄを形成した。

なお、流通口４８，２６は、本実施例においてカバー１７と検出軸部３との間の隙間、ハウジング本体１５のフランジ部２５と検出軸部３との間の隙間を利用して構成しているが、特別な流通口として前記隙間とは別に形状、大きさを設定することもできる。

［回転角検出］
自動変速機の変速操作に応じて被検出側回転体１３が回転すると、検出軸部３が一体に回転する。この回転により、磁電変換素子１９に対し磁石１１が相対回転するから磁電変換素子１９が電気変換する電圧等が変化する。

この電圧等の変化が回路基板２９に出力され、回転角検出により自動変速機の変速位置等を検出することができる。

［防水］
本発明実施例の非接触回転角センサ１は、前記のように形成されたハウジング５上下間を貫通する水抜き路Ｄを有している。

図３，図４の矢印のように、水等が検出軸部３とカバー１７との間の流通口４８から浸入すると、水抜き路Ｄの間隔４７に至る。間隔４７へ至った水等は、大径部９の外周側へ移動する。

大径部９の外周側では、間隔４７の上部で本体側防水面３９及びカバー側防水面４３が近接して対向配置されているから、水等が大径部９の外周側から基板配置部２７へ至るのを阻止することができる。

従って、大径部９の外周側に至った水等は、本体側防水面３９にガイドされて検出軸部３の大径部９と本体側防水面３９との間で水抜き路Ｄを下降し、フランジ部２５上に至る。

この場合、大径部９の磁石１１よりも下側の外周面９ａと本体側防水面３９との間隔が、その上部側の間隔よりも広がっているため、流路抵抗を減少させ、水等の下降移動を促すことができる。

フランジ部２５上に至った水等は、フランジ部２５及び大径部９間の間隔２４を通り、検出軸部３及びハウジング本体１５下部側であるフランジ部２５間の流通路２６から矢印のように排出させることができる。

このようにして、ハウジング５内に浸入した水等を、ハウジング５上下間を貫通する水抜き路Ｄにより外部へ排出させることができる。

特に、流通口４８，２６の径方向の寸法及び検出軸部３の大径部９と本体側防水面３９との間の寸法は、本体側防水面３９とカバー側防水面４３との間の隙間よりも大きく設定されているため、本体側防水面３９とカバー側防水面４３との間の流路抵抗より流通口４８，２６及び検出軸部３の大径部９と本体側防水面３９との間の流路抵抗が小さく、浸入した水等の排出を確実に行い、回路基板２９側へ移動するのを確実に抑制することができる。

水等が流通口２６側から浸入したときも、経時的に同様に排出される。

汚染ガス等が、流通口４８，２６から検出軸部３及びハウジング５間に浸入したときも、同様に外部へ排出される。

［実施例１の効果］
本発明実施例１は、外周部に磁気発生体として磁石１１を備え被検出側回転体１３に結合されて一体に回転する検出軸部３と、前記検出軸部３の回りに同心状に配置された絶縁性のハウジング本体１５及びこのハウジング本体１５の上部を覆うカバー１７からなり前記検出軸部３との間に隙間を有して固定側となるハウジング５とを備え、前記ハウジング本体１５の上部に形成され前記カバー１７で覆われた基板配置部２７に、回路基板２９を収容し、前記磁石１１を非接触で感知し前記回路基板２９に検出信号を出力する検出体としての磁電変換素子１９を、前記ハウジング本体１５に支持した非接触回転角センサ１であって、前記ハウジング本体１５側の内周に、前記基板配置部２７の内周側に位置し前記カバー１７へ向けて立ち上がる本体側防水面３９を周回状に設け、前記本体側防水面３９は、前記ハウジング本体１５側の上下に渡って前記検出軸部３の外周部に対し隙間を有し、前記カバー１７の下面に、前記本体側防水面３９の上部内周に対向配置されるカバー側防水面４３を周回状に設け、前記検出軸部３とハウジング５及び本体側防水面３９との間の隙間によりハウジング５上下間を貫通する水抜き路Ｄを形成した。

従って、検出軸部３とカバー１７との間から浸入した水等が回路基板２９の基板配置部２７へ至るのを対向配置された本体側防水面３９及びカバー側防水面４３により阻止され、この浸入した水等がハウジング５上下間を連通する水抜き路Ｄを通って排出される。

このため、検出軸部３とハウジング５との間に浸入した水等が溜まり難く、回路基板２９等が浸入した水等に浸かること、水の蒸発による湿気、汚染ガスに曝されることが抑制される。こうして、回路基板２９等の酸化、劣化が抑制され、検出精度を維持すると共に耐久性を向上させることができる。

また、上記のように検出軸部３とハウジング５との間に水等が残存し難く、回路基板２９等が発熱し内部に温度差を生じても結露を起こし難くすることができ、かかる点からも回路基板２９等の酸化、劣化が抑制され、検出精度を維持すると共に耐久性を向上させることができる。

しかも、封止用の樹脂やＯリングを必要とせず、且つ被検出側回転体１３がハウジング５の中心部を貫通するような構造にも適用することが可能である。

検出軸部３とハウジング５との間に、Ｏリング等の摺接によるシール部材が介設されず、非接触構造であるから、検出軸部３の機械的摩耗を防止し、回転作動トルクの軽減、回転角検出精度向上を図ることができる。

前記本体側防水面３９は、前記ハウジング本体１５から一体に立ち上げ形成された防水壁３７及びハウジング本体１５の内周に形成された。

このため、部品点数が抑制され、組み付け、部品管理を容易にすることができる。

図５〜図７は、本発明の実施例２に係り、図５は、非接触回転角センサの概略半断面図、図６は、溝部周辺を示す要部拡大断面図、図７は、溝部周辺を示す要部拡大断面図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成には、同符号又は同符号にＡを付して要部を説明し、重複した説明は省略する。

本実施例２の非接触回転角センサ１Ａは、本体側防水面３９Ａを、ハウジング本体１５Ａに別体で組み付けられた金属製又は樹脂製の円管体４９の内周に形成した。円管体４９は、ハウジング本体１５Ａの内周側に上下に渡って設けられている。

図５，図６のように、カバー側防水面４３は、実施例１と同様にカバー１７の溝部４１に形成され、この溝部４１に、円管体４９の上端部５１が径方向の隙間有りで嵌合配置されている。円管体４９の上端部５１において、本体側防水面３９Ａは、カバー側防水面４３に当接し、隙間が無くなっている。但し、本体側防水面３９Ａは、カバー側防水面４３に対し隙間有りで近接して対向配置させることもできる。

図５、図７のように、前記ハウジング本体１５Ａの下部には、上向きの溝部５３が周回状に設けられている。この溝部５３に、円管体４９の下端部５５が径方向に隙間有りで配置されている。円管体４９の下端は、溝部５３内に嵌合して密着し、径方向の一定以上の動きが規制されている。この規制により、円管体４９が、磁石１１と接触するのを防止できる。

ハウジング本体１５Ａのフランジ部２５Ａは、溝部５３の上端より低く形成され、上方から移動する水等がフランジ部２５Ａ側へ移動し易くなっている。

円管体４９は、ハウジング本体１５Ａ及びカバー１７の双方に別体で組み付けられるものである。組み付けに際しては、ハウジング本体１５Ａの溝部５３に円管体４９の下端部５５を載置嵌合させるように配置する。次いで、ハウジング本体１５Ａにカバー１７を組み付けることで、円管体４９の上端部５１を溝部４１に図５，図６のように嵌合配置させることができる。

水等の浸入に対しては、本体側防水面３９Ａ及びカバー側防水面４３の当接により、基板配置部２７側への水等の移動を阻止することができる。また、溝部４１に対する円管体４９の上端部５１の嵌合配置により、基板配置部２７側への水等の移動をより確実に阻止することができる。

溝部５３では、円管体４９の下端が溝部５３上に載置当接されているから、この部分において水等が円管体４９の外周側へ移動することが阻止され、フランジ部２５Ａ側への円滑な移動を促し、実施例１同様に排出させることができる。

従って、本実施例２においても、実施例１と同様な防水機能を奏することができる。

また、本実施例２では、円管体４９を組み込む簡単な構造により、実施例１と同様な作用効果を奏することができる。

なお、円管体４９は、ハウジング本体１５の樹脂成形時に予め一体的に成形し、或いはカバー１７の樹脂成形時に予め一体的に成形することができる。

非接触回転角センサの分解斜視図である（実施例１）。 非接触回転角センサの底面図である（実施例１）。 非接触回転角センサの概略半断面図である（実施例１）。 溝部周辺を示す要部拡大断面図である（実施例１）。 非接触回転角センサの概略半断面図である（実施例２）。 溝部周辺を示す要部拡大断面図である（実施例２）。 溝部周辺を示す要部拡大断面図である（実施例２）。

符号の説明

１，１Ａ 非接触回転角センサ
３ 検出軸部
５ ハウジング
９ 大径部（検出軸部の外周部）
１１ 磁石（磁気発生体）
１３ 被検出側回転体
１５，１５Ａ ハウジング本体
１７ カバー
１９ 磁電変換素子
２１ 固定側
２７ 基板配置部
２６，４８ 流通口
２９ 回路基板
３９，３９Ａ 本体側防水面
４３ カバー側防水面
Ｄ 水抜き路

Claims (4)

1. 外周部に磁気発生体を備え被検出側回転体に結合されて一体に回転する検出軸部と、
   前記検出軸部の回りに同心状に配置された絶縁性のハウジング本体及びこのハウジング本体の上部を覆うカバーからなり前記検出軸部との間に隙間を有して固定側となるハウジングとを備え、
   前記ハウジング本体の上部に形成され前記カバーで覆われた基板配置部に、回路基板を収容し、
   前記磁気発生体を非接触で感知し前記回路基板に検出信号を出力する検出体を、前記ハウジング本体に支持した非接触回転角センサであって、
   前記ハウジング本体側の内周に、前記基板配置部の内周側に位置し前記カバーへ向けて立ち上がる本体側防水面を周回状に設け、
   前記本体側防水面は、前記ハウジング本体側の上下に渡って前記検出軸部の外周部に対し隙間を有し、
   前記カバーの下面に、前記本体側防水面の上部内周に対向配置されるカバー側防水面を周回状に設け、
   前記検出軸部とハウジング及び本体側防水面との間の隙間によりハウジング上下間を貫通する水抜き路を形成した、
   ことを特徴とする非接触回転角センサ。
2. 請求項１記載の非接触回転角センサであって、
   前記検出軸部とハウジング本体及びカバーとの間に、前記水抜き路に連通しハウジング外部との間で流体を流通させ得る流通口を設けた、
   ことを特徴とする非接触回転角センサ。
3. 請求項１又は２記載の非接触回転角センサであって、
   前記本体側防水面は、前記ハウジング本体から一体に立ち上げ形成された防水壁及びハウジング本体の内周に渡って形成された、
   ことを特徴とする非接触回転角センサ。
4. 請求項１記載の非接触回転角センサであって、
   前記本体側防水面は、前記ハウジング本体及びカバーの双方に別体で組み付けられ、ハウジング本体の内周側に上下に渡って設けられた円管体の内周に形成された、
   ことを特徴とする非接触回転角センサ。

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