JP5503914B2

JP5503914B2 - 角度検知装置

Info

Publication number: JP5503914B2
Application number: JP2009177538A
Authority: JP
Inventors: 知宏松島; 康弘杉森
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: US8497675B2; JP2011033379A; US20110025314A1

Description

本発明は、角度検知装置に係り、たとえば、自動車の自動変速装置のシャフトの回動角度を検知するものに関する。

図１１は、従来の角度検知装置２００の概略構成を示す断面図であり、図１２は、角度検知装置２００に使用されているねじりコイルばね２０２の構成を示す図である。なお、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）におけるＸＩＩ矢視図である。図１３は、図１１に示すハウジング（角度検知装置２００を構成しているハウジング）２０４のＸＩＩＩ―ＸＩＩＩ断面図であり、図１４は、角度検知装置２００を構成している回動体２０６の概略構成を示す図である。なお、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）におけるＸＩＶ−Ｃ１−ＸＩＶ断面を示す図である。

従来の角度検知装置２００は、たとえば、自動車の自動変速装置のミッションケースに対するシャフトの回動角度を検知するものであり、ハウジング２０４と回動体２０６とねじりコイルばね２０２と磁気センサー２０８と永久磁石２１０とを備えて構成されている。

回動体２０６は、軸Ｃ１を回動中心にしてハウジング２０４に回動自在に設けられている。ハウジング２０４が、自動変速装置のミッションケースに一体的に設置され、回動体２０６が、自動変速装置のシャフトに一体的に設置された状態で、自動変速装置のミッションケースに対してシャフトが回動すると、ハウジング２０４に対して回動体２０６が回動するようになっている。そして、回動体２０６に一体的に設けられている永久磁石２１０を磁気センサー２０８が検知することにより、自動車の自動変速装置のミッションケースに対するシャフトの回動角度が検知されるようになっている。

回動体２０６は、ねじりコイルばね２０２により、回動体２０６の回動方向で付勢されている。ねじりコイルばね２０２の一端部は、ハウジング２０４に設けられている孔に入り込んで、ハウジング２０４に一体的に設置されている。ねじりコイルばね２０２の他端部は、回動体２０６に設けられている扇状の凹部２１２に入り込んでいる。

図１１で示す状態では、ねじりコイルばね２０２の他端部は、扇状の凹部２１２の中間部に位置しており、しかも、ねじりコイルばね２０２にはなんら外力が加わっていないので、ねじりコイルばね２０２による回動体２０６の付勢はなされていない。

しかし、図１１で示す状態から回動体２０６が軸Ｃ１を中心にして矢印Ａ１１ａの方向に回動すると、ねじりコイルばね２０２の他端部が凹部２１２の一方の側壁２１２Ａに当接し、この当接した状態からさらに矢印Ａ１１ａの方向に回動体２０６が回動すると、回動体２０６が矢印Ａ１１ａとは逆の方向（矢印Ａ１１ｂの方向）に付勢されるようになっている。図１１で示す状態から回動体２０６が軸Ｃ１を中心にして矢印Ａ１１ｂの方向に回動する場合も同様にして、ねじりコイルばね２０２の他端部が凹部２１２の他方の側壁２１２Ｂに当接し、回動体２０６が矢印Ａ１１ａの方向に付勢されるようになっている。

なお、従来の技術に関連する特許文献として、たとえば、特許文献１、特許文献２を掲げることができる。

特開２０００−１７９６８１号公報特開２００１−２５４８１２号公報

ところで、従来の角度検知装置２００では、ねじりコイルばね２０２を用いて回動体２０６の回転幅を制御しているが、ねじりコイルばね２０２の他端部（取っ手）が、回動体２０６に一体的に係合されていない。したがって、図１１に示すような状態では、ねじりコイルばね２０２による付勢がされておらず、ハウジング２０４に対して回動体２０６がフリーになっている。そこで、回動体２０６の原点出しを、車両（自動車）の制御装置のソフトウェアにより、強制的に行う必要があり、回動体２０６の原点出しの作業が煩雑であるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ハウジングに対して回動する軸体の回動角度を検知する角度検知装置において、回動体の原点出しの作業が容易である角度検知装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、軸体を貫通させて、前記軸体と共に回動する回動体と、前記回動体を回転自在に支持するハウジングと、前記回動体の前記ハウジングに対する回動角度を検知する回動角度検知体と、前記回動体をこの回動方向の一方向に付勢する付勢部材と、前記ハウジングに設けられた係合部と、前記回動体に設けられ、前記付勢部材で付勢されることにより前記係合部に係合し、前記回動体の原点を規定する被係合部とを有し、回動する前記軸体の回動角度を検知する角度検知装置において、前記回動体は、前記ハウジングに対し３６０°よりも小さい所定の角度の範囲内で回動自在なように、前記ハウジングの内側に設置されており、前記ハウジングは、本体部と蓋部とを備えて構成されており、前記係合部は、前記ハウジングの内壁に形成された凹部で構成されており、前記被係合部は、前記回動体に形成された凸部で構成されており、前記回動体と前記付勢部材とを前記ハウジングの本体部の内側に設置した後に、前記本体部に前記蓋部を設置する場合、前記ハウジングに対する前記回動体の回動角度が前記回動体の回動角度範囲内であるときに、前記凸部が前記凹部内に入り込むことにより、前記本体部に前記蓋部を設置することが可能なように構成されている角度検知装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の角度検知装置において、前記付勢部材は、ねじりコイルばねで構成されており、このねじりコイルばねの一端部が前記ハウジングに設置されており、前記ねじりコイルばねの他端部が前記回動体に設置されている角度検知装置である。

本発明によれば、ハウジングに対して回動する軸体の回動角度を検知する角度検知装置において、回動体の原点出しの作業が容易になるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る角度検知装置のハウジングの概略構成を示す斜視図である。角度検知装置の回動体とねじりコイルばねとの概略構成を示す斜視図である。角度検知装置の概略構成を示す断面図である。図３におけるＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。角度検知装置に使用されているねじりコイルばねの構成を示す図である。角度検知装置に使用されているハウジングの概略構成を示す断面図であり、図３におけるＶＩ−ＶＩ断面を示す図である。角度検知装置を構成している回動体の概略構成を示す図である。図３に対応する図であって、回動体が回動した状態を示す図である。被係合部を凹部で構成した場合を示す図であり、図３に対応した図である。図９におけるＸ−Ｘ断面を示す図である。従来の角度検知装置の概略構成を示す断面図である。従来の角度検知装置に使用されているねじりコイルばねの構成を示す図である。図１１に示すハウジングのＸＩＩＩ―ＸＩＩＩ断面図である。従来の角度検知装置を構成している回動体の概略構成を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る角度検知装置１のハウジング３の概略構成を示す斜視図であり、図２は、角度検知装置１の回動体５とねじりコイルばね７との概略構成を示す斜視図である。

図３は、角度検知装置１の概略構成を示す断面図であり、図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。図５は、角度検知装置１に使用されているねじりコイルばね７の構成を示す図である。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＶ矢視図である。

図６は、角度検知装置１に使用されているハウジング３の概略構成を示す断面図であり、図３におけるＶＩ−ＶＩ断面を示す図である。図７は、角度検知装置１を構成している回動体５の概略構成を示す図である。なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す図である。

角度検知装置１は、たとえば、自動車等の車両に使用される自動変速機のミッションケースに対して回動する軸体（シャフト）９の、前記ミッションケースに対する回動角度を検知する装置である。なお、シャフトとして、マニュアルバルブシャフト、トランスミッションセレクタシャフト、スロットルシャフト等の様々なものを掲げることができる。

角度検知装置１は、回動体５とハウジング３と回動角度検知体１１と付勢部材（たとえば、ねじりコイルばね）７とを備えて構成されている。回動体５は、貫通孔１３を備えており、貫通孔１３に軸体９を貫通させて軸体９に一体的に支持されている。そして、回動体５は軸体９と共に回動するようになっている。なお、軸体９と回動体５とで軸組立体が構成されている。

ハウジング３は、前記ミッションケースに一体的に設けられ、回動体５を内蔵して、回動体５を回転自在に支持している。このように支持されていることによって回動体５が軸Ｃ１を回動中心にして回動するようになっている。

回動角度検知体１１は、回動体５のハウジング３に対する回動角度を検知するようになっている。すなわち、回動角度検知体１１は、ハウジング３に一体的に設けられた回動角度検知センサー（たとえば、磁気センサー）１５と、回動体５に一体的に設けられ回動角度検知センサー１５で検知される被検知体（たとえば、永久磁石）１７とを備えて構成されている。

そして、回動体５がハウジング３に対して回動することにより、たとえば、回動角度検知センサー１５で被検知体１７の回動によるパルス信号を得て、この取得したパルスの数で、ハウジング３に対する回動体５の回動角度が検知されるように構成されている。すなわち、回動角度検知センサー１５と被検知体１７とでインクリメンタル形のロータリエンコーダが形成されている。

なお、回動角度検知センサー１５と被検知体１７とで、アブソリュート形のロータリエンコーダが構成されていてもよい。そして、後述する原点（回動体５の回動における原点）を基準とした回動体５の回動角度を絶対値として得るようにしてもよい。

ねじりコイルばね７は、ハウジング３に対して回動する回動体５を、この回動方向の一方向（図３に示す矢印Ａ３ｂの方向）に付勢するものである。

ハウジング３には、係合部１９が一体でもしくは一体的に設けられている。回動体５には、被係合部２１が、一体でもしくは一体的に設けられている。そして、ねじりコイルばね７で付勢されることにより、係合部１９に被係合部２１が係合し（たとえば、当接し）、回動体５の原点（ハウジング３対する回動体５の回動角度の原点）を規定するようになっている。

また、回動体５は、３６０°よりも小さい所定の角度（たとえば、１２０°程度）の範囲内でハウジング３に対して回動するようにして、ハウジング３の内側に設置されている。すなわち、係合部１９に被係合部２１が係合している状態（図３の状態）から、ねじりコイルばね７の付勢方向とは逆の方向（図３に示す矢印Ａ３ａの方向）に回動体５が所定の角度だけ回動可能になっている。

ハウジング３は、前記ミッションケースに一体的に設置される本体部２３と、この本体部２３に着脱自在であって本体部２３に一体的に設置される蓋部２５とを備えて構成されている。これにより、ハウジング３の内部に、回動角度検知センサー１５や回動体５やねじりコイルばね７を組み付けることができるようになっている。

係合部１９は、ハウジング３（本体部２３）の内壁に形成された凸部（ハウジング３の内壁からハウジング３の内部空間に突出している突起）２７で構成されており、被係合部２１は、回動体５に形成された切り欠き２９で構成されている。

そして、回動角度検知センサー１５と回動体５とねじりコイルばね７とをハウジング３の本体部２３の内部に設置した後に、本体部２３に蓋部２５を設置する場合、ハウジング３に対する回動体５の回動角度が回動体５の回動角度の範囲内であれば、凸部２７が切り欠き２９内に入り込み、回動体５と蓋部２５との干渉が発生せず、本体部２３に蓋部２５を設置することが可能なように構成されている。

すなわち、ハウジング３に対する回動体５の回動角度が回動体５の回動角度の範囲内になければ、凸部２７が回動体５の後述する回動円筒部３５に干渉し、回動体５がハウジング３内に正しく設置されずハウジング３内から一部が突出してしまい、本体部２３に蓋部２５を設置することができないようになっている。

なお、ハウジング３の本体部２３は、円筒状の部位と、この円筒状部位の一方の開口部を塞いでいる円板状の部位とを備えて円筒の枡状に形成されている。ハウジング３の蓋部２５は、本体部２３の円筒状部位の他方の開口部を塞ぐような円板状に形成されている。また、本体部２３の円板状の部位と蓋部２５との中央部には、円形状の貫通孔３１が形成されている。

また、ハウジング３の本体部２３の外周部には、ハウジング３をミッションケースに設置するためのフランジ部３３が設けられている。係合部１９を構成している凸部（突起）２７は、本体部２３の円板状の部位で貫通孔３１から離れたところに設けられている。

回動体５は、外径がハウジング３の内径よりも小さい回動円筒部３５と、この回動円筒部３５よりも外径が小さく回動中心軸Ｃ１の延伸方向の両端部に一体で設けられている軸円筒部３７とを備えて構成されている。

軸円筒部３７は、回動円筒部３５の軸Ｃ１の延伸方向の一端部側で回動円筒部３５から突出している第１の軸円筒部３７Ａと、回動円筒部３５の軸Ｃ１の延伸方向の他端部側で回動円筒部３５から突出している第２の軸円筒部３７Ｂとで構成されている。第１の軸円筒部３７Ａと第２の軸円筒部３７Ｂとはお互いがほぼ同一形状に形成されている。また、回動円筒部３５と各軸円筒部３７Ａ，３７Ｂとの軸は、お互いが一致している。また、回動円筒部３５の内径と各軸円筒部３７Ａ，３７Ｂの内径とは、お互いが等しくなっており、これにより、軸体９が貫通する貫通孔１３が回動体５に形成されている。貫通孔１３の内径は、軸体９の外径とほぼ等しくなっている。

また、ハウジング３の本体部２３と蓋部２５とには、前述したように、各軸円筒部３７Ａ，３７Ｂと係合する貫通孔（内径が各軸円筒部３７Ａ，３７Ｂの外径にほぼ等しい貫通孔）３１があいており、各軸円筒部３７Ａ，３７Ｂが本体部２３と蓋部２５との貫通孔３１に係合することよって、ハウジング３対して回動体５が回動するようになっている。

さらに、回動円筒部３５の長さ（軸Ｃ１の方向の寸法）は、ハウジング３の円柱状の内部空間の長さよりも僅かに小さくなっている。

また、回動体５の回動円筒部３５の外周部には、弓状の切り欠き（前述した被係合部２１を構成している切り欠き）２９が設けられていることにより、回動円筒部３５の側面に平面状の部位３９が形成されている。そして、ハウジング３の凸部（弓状の切り欠き２９よりも小さい突起）２７が切り欠き２９内に位置することにより、回動体５がハウジング３に対して、所定の回動角度の範囲内で回動するようになっている。すなわち、ハウジング３の凸部２７が回動円筒部３５の側面の平面状部位３９の一部に当接している状態から、ハウジング３の凸部２７が回動円筒部３５の側面の平面状部位３９の他の一部に当接している状態にわたる所定の回動角度範囲で、回動体５が回動するようになっている。

ねじりコイルばね７の一端部は、ハウジング３に一体的に設置されており、ねじりコイルばね７の他端部が回動体５に一体的に設置されている。

ねじりコイルばね７は、巻き数が１〜４程度（より具体的には２）になっている。コイルの内径は、回動体５の回動円筒部３５の外径よりも僅かに大きくなっており、コイルの外径は、ハウジング３の本体部２３の内径よりも僅かに小さくなっている。

ねじりコイルばね７の一端部（ねじりコイルばね７の素線の一端部）は、円環状（トーラス状）のねじりコイルばね７の本体部の外周方向に（円環状のねじりコイルばね７の本体部の外周の所定の部位からこの部位における法線方向に）所定の長さだけ延出している。

ねじりコイルばね７の他端部（ねじりコイルばね７の素線の他端部）は、円環状のねじりコイルばね７の本体部の軸方向（コイルばね７のコイルの巻き中心の軸Ｃ１の延伸方向）に、円環状のねじりコイルばね本体部７の外周の他の所定の部位から所定の長さだけ延出している。

そして、ねじりコイルばね７の一端部が、ハウジング３の本体部２３の内壁に設けられている孔４１に入り込んで、ハウジング３の本体部２３に固定されている。また、ねじりコイルばね７の他端部が、回動体５の回動円筒部３５に設けられている孔（回動円筒部３５の軸Ｃ１から離れて回動円筒部３５の軸Ｃ１と平行に延びている貫通孔）４３に入り込んで、回動体５に固定されている。これにより、回動体５がねじりコイルばね７で回動方向の一方向（図３に示す矢印Ａ３ｂの方向）に付勢されるようになっている。

回動体５の回動円筒部３５には、被係合部２１を構成している切り欠き２９とは異なる切り欠き４５が形成されており、切り欠き４５に永久磁石１７が設けられている。そして、磁気センサー１５で、永久磁石１７の磁気を検知するようになっている。また、ハウジング３には、磁気センサー１５の入出力端子４７が設けられている。

ここで、角度検知装置１の組み付け手順について説明する。

まず、前記ミッションケースにハウジング３の本体部２３を設置し、本体部２３にねじりコイルばね７を設置する。この設置のときには、前記ミッションケースに対する軸体９の回動位置が原点位置になっており、軸体９は、この原点位置から図３に示す矢印Ａ３ａの方向にのみ回動するようになっている。

続いて、軸体９が貫通孔１３を貫通するようにして、回動体５をハウジング３に設置する。この設置するときには、ねじりコイルばね７の他端部を、回動体５の孔４３に挿入し、回動体５の軸円筒部３７Ａを、ハウジング３の本体部２３の貫通孔３１に適宜挿入し、軸Ｃ１を中心にして回動体５を適宜回動させ、ハウジング３の凸部２７を、回動体５の切り欠き２９に入り込ませ、回動体５の軸円筒部３７Ａを、ハウジング３の本体部２３の貫通孔３１に、さらに、押し込む。

続いて、ハウジング３の本体部２３に蓋部２５を設置する。

なお、組み付けが完了した状態から、図３に示す矢印Ａ３ａの方向に軸体９（回動体５）が回動すると図８（図３に対応する図であって、回動体５が回動した状態を示す図である）に示す状態になる。

角度検知装置１によれば、ハウジング３に設けられた係合部１９と、回動体５に設けられねじりコイルばね７で付勢されることにより係合部１９に係合し回動体５の原点を規定する被係合部２１とを備えているので、従来の角度検知装置２００のように回動体２０６がフリーになる状態が存在しなくなり、ストッパーの役目をはたす係合部１９とねじりコイルばね７とによって、回動体５の強制的な原点出しが行われる。すなわち、従来のように車両の制御装置のソフトウェアで原点出しをする必要がなくなるので、原点出しをするためのソフトウェアが不要になり、角度検知装置１単体で回動体５の原点出しを行うことができ、回動体５（角度検知装置１）の原点出しの作業が容易になる。

また、角度検知装置１によれば、回動体５とねじりコイルばね７とをハウジング３の本体部２３の内部に設置した後に、本体部２３に蓋部２５を設置する場合、ハウジング３に対する回動体５の回動角度が回動体５の回動角度の範囲内であるときに、本体部２３に蓋部２５を設置することが可能なように構成されているので、角度検知装置１が誤って組み立てられる事態を回避することができる。

また、角度検知装置１によれば、ねじりコイルばね７の他端部が回動体５の軸Ｃ１と平行にあいている孔４３に嵌り込むようになっているので、ねじりコイルばね７をハウジング３の本体部２３に設置した後に、回動体５を設置する作業がしやすくなる。すなわち、従来の角度検知装置２００では、ねじりコイルばね２０２をハウジング２０４内に設置した後に回動体２０６を設置する場合、ねじりコイルばね２０２の他端部が回動体２０６で見えなくなってしまい、ねじりコイルばね２０２の他端部と回動体２０６の凹部２１２との位置合わせをしづらいが、角度検知装置１では、回動体５の軸Ｃ１と平行に延びて設けられている孔４３にねじりコイルばね７の他端部を挿入すればよいので、ねじりコイルばね７をハウジング３の本体部２３に設置した後に、回動体５を設置する作業がしやすくなる。

ところで、図９や図１０で示すように、被係合部２１が、凹部４９で構成されていてもよい。また、ハウジング３に凹部を設けて係合部１９を構成し、回動体５に凸部を設けて被係合部２１を構成してもよい。

すなわち、係合部１９が、ハウジング３の内壁に形成された凹部（ハウジングの内壁からハウジングの外方に凸になっている凹部）で構成されており、被係合部２１が、回動体５に形成された凸部で構成されており、回動体５とねじりコイルばね７とをハウジング３の本体部２３の内部に設置した後に、本体部２３に蓋部２５を設置する場合、ハウジング３に対する回動体５の回動角度が回動体５の回動回動角度範囲内であるときに、前記凸部が前記凹部内に入り込むことにより、本体部２３に蓋部２５を設置することが可能なように構成されていてもよい。

１角度検知装置
３ハウジング
５回動体
７付勢部材（ねじりコイルばね）
９軸体（シャフト）
１１回動角度検知体
１９係合部
２１被係合部
２３本体部
２５蓋部
２７凸部
２９切り欠き
４９凹部

Claims

軸体を貫通させて、前記軸体と共に回動する回動体と、
前記回動体を回転自在に支持するハウジングと、
前記回動体の前記ハウジングに対する回動角度を検知する回動角度検知体と、
前記回動体をこの回動方向の一方向に付勢する付勢部材と、
前記ハウジングに設けられた係合部と、
前記回動体に設けられ、前記付勢部材で付勢されることにより前記係合部に係合し、前記回動体の原点を規定する被係合部と、
を有し、回動する前記軸体の回動角度を検知する角度検知装置において、
前記回動体は、前記ハウジングに対し３６０°よりも小さい所定の角度の範囲内で回動自在なように、前記ハウジングの内側に設置されており、
前記ハウジングは、本体部と蓋部とを備えて構成されており、
前記係合部は、前記ハウジングの内壁に形成された凹部で構成されており、
前記被係合部は、前記回動体に形成された凸部で構成されており、
前記回動体と前記付勢部材とを前記ハウジングの本体部の内側に設置した後に、前記本体部に前記蓋部を設置する場合、前記ハウジングに対する前記回動体の回動角度が前記回動体の回動角度範囲内であるときに、前記凸部が前記凹部内に入り込むことにより、前記本体部に前記蓋部を設置することが可能なように構成されていることを特徴とする角度検知装置。
請求項１に記載の角度検知装置において、
前記付勢部材は、ねじりコイルばねで構成されており、このねじりコイルばねの一端部が前記ハウジングに設置されており、前記ねじりコイルばねの他端部が前記回動体に設置されていることを特徴とする角度検知装置。