JP6248284B2 - Rotation angle detector - Google Patents
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Description
本発明は、主に自動車のステアリングの回転角度検出用等に用いられる回転角度検出装置に関するものである。 The present invention relates to a rotation angle detection device mainly used for detecting a rotation angle of a steering of an automobile.
自動車は、ステアリングの回転角度を回転角度検出装置で検出し、その回転角度を用いて車両の各種制御を行うものが多い。 In many automobiles, the rotation angle of the steering is detected by a rotation angle detection device, and various control of the vehicle is performed using the rotation angle.
このような従来の回転角度検出装置について、図3の従来の回転角度検出装置の分解斜視図を用いて説明する。 Such a conventional rotation angle detection device will be described with reference to an exploded perspective view of the conventional rotation angle detection device of FIG.
同図に示すように、回転体1は、中央貫通孔2付きの円形リング状に合成樹脂から形成されている。その外周側面には平歯車部3が形成されている。また、円形リングの内周位置には一対の係止部4が形成されており、中央貫通孔2内に挿通されるステアリング(図示せず)の軸に係止部4を介して係止可能に形成されている。
As shown in the figure, the
5は外周側面に平歯車部6が形成された合成樹脂製の第1検出体であり、第1検出体5の平歯車部6は回転体1の平歯車部3に噛合している。第1検出体5の中央位置には磁石8が装着されている。
Reference numeral 5 denotes a first detection body made of a synthetic resin having a
10は外周側面に平歯車部11が形成された合成樹脂製の第2検出体である。第2検出体10の平歯車部11は第1検出体5の平歯車部6に噛合している。第2検出体10の中央位置には磁石13が装着されている。
15は略円形の開口部16を有する合成樹脂製の上ケースである。上ケース15の裏面には略筒状の支持部17や複数の中心軸部18が設けられている。支持部17は回転体1の配置箇所に対応して配されている。複数の中心軸部18は第1検出体5や第2検出体10の配置箇所に対応して配されており、第1検出体5、第2検出体10は各々対応する中心軸部18に回転可能に保持されている。
そして、配線基板20が、第1検出体5、第2検出体10の下方位置にほぼ平行に配置されている。配線基板20には磁気検出素子23、25が装着されている。磁気検出素子23は第1検出体5の磁石8に対向し、磁気検出素子25は第2検出体10の磁石13に対向している。さらに、配線基板20には、マイコン等からなる制御部27が装着されている。磁気検出素子23、25は制御部27に接続されている。
The
30は略円形の開口部31が設けられた合成樹脂製の下ケースである。下ケース30には雄型のコネクタ部32が一体に設けられている。コネクタ部32は、外方に開口した略箱状のハウジングの中に、複数の棒状のピンを有した構成になっており、各々のピンがコネクタ部32の開口側とは逆の側壁部33を貫通して下ケース30の内側に端子34として突出している。それぞれの端子34は、先端が上方に向くように略U字状に曲げられている。
配線基板20は、第1孔部21が、下ケース30に設けられたボス35に挿通させられて水平方向や下方への位置規制をされている。そして、コネクタ部32の端子34の各先端は、配線基板20に設けられた第2孔部22に挿入されて半田付け等されて固定されている。つまり、制御部27からの出力信号が、各端子34を通じて機器側に伝達可能な構成になっている。
In the
そして、上ケース15と下ケース30は、上ケース15および下ケース30の開口部16および31が回転体1の中央貫通孔2に上下それぞれで重なるようにして一体化される。その際、上ケース15裏面の位置決め凹部19に下ケース30のボス35が嵌合して配線基板20が挟持される。そして、回転体1、第1検出体5、第2検出体10は、上ケース15と下ケース30とで構成される筐体内にそれぞれ回転可能に収容状態で配される。
The
従来の回転角度検出装置は、以上のように構成される。その搭載状態としては、自動車本体から配線されたリード線の雌コネクタ(図示せず)がコネクタ部32に接続されると共に、回転体1の係止部4にステアリングの軸を係止させて自動車に搭載される。
The conventional rotation angle detection device is configured as described above. As a mounting state, a female connector (not shown) of a lead wire wired from the automobile main body is connected to the
以上の構成において、ステアリングホイールを回転させると、ステアリングの軸に係止された回転体1が回転し、これに連動して第1検出体5が回転し、さらに第1検出体5に連動して第2検出体10が回転する。これによって、第1検出体5の中央に装着された磁石8および、第2検出体10の中央に装着された磁石13もそれぞれ水平に回転する。
In the above configuration, when the steering wheel is rotated, the rotating
この磁石8、13の回転に応じたそれぞれの磁束の変化を、対応する磁気検出素子23、25が各々検出して正弦波や余弦波の電圧波形からなる検出信号として出力する。ここに、第1検出体5と第2検出体10は歯数が異なり回転速度も異なるものとなっており、磁気検出素子23と25の出力波形は周期が異なり位相のずれた検出信号になる。
The change of each magnetic flux according to the rotation of the
この第1検出体5と第2検出体10からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から制御部27が所定の演算を行って、回転体1の回転角度、即ちステアリングホイールの回転角度を検出し、その角度が自動車の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われるように構成されるものであった。
The
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
As prior art document information related to the invention of this application, for example,
従来の回転角度検出装置は、非接触で回転体1の回転角度を検出するものであっため、寿命が長く、かつ信頼性にも高いものであった。しかしながら、車両メーカからは、さらに信頼性に優れるものを要望されることもあり、回転体1の配置箇所から筐体内に侵入する塵埃などへの対策を講じた構成提案を要望されることがあった。
Since the conventional rotation angle detecting device detects the rotation angle of the
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、信頼性がより向上する構成の回転角度検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device having a configuration in which reliability is further improved.
上記目的を達成するために本発明は、筐体と、 筐体に回転可能に配された回転体と、 回転体の回転に連動して、装着された磁石と共に回転する検出体と、 磁石からの磁束の変化を検出する磁気検出素子を備えた配線基板と、を有し、筐体には、封止部材で開口が閉じられた空間部が設けられ、空間部の中に配線基板が設置されて、空間部の中に配された磁気検出素子が空間部の外に配置された磁石に対向する回転角度検出装置であって、磁石と磁気検出素子とは、筐体の空間部を構成している壁を介して対向し、壁に窪み部を設け、検出体が窪み部の内周面で規制されて、窪み部に回転可能に配置された構成とした回転角度検出装置とするものである。 To achieve the above object, the present invention provides a housing, a rotating body rotatably disposed in the housing, a detection body that rotates together with the mounted magnet in conjunction with the rotation of the rotating body, and a magnet. And a wiring board provided with a magnetic detection element for detecting a change in magnetic flux of the housing, and the housing is provided with a space portion whose opening is closed by a sealing member, and the wiring board is installed in the space portion. And a rotation angle detection device in which a magnetic detection element disposed in the space portion faces a magnet disposed outside the space portion, and the magnet and the magnetic detection element constitute a space portion of the housing The rotation angle detection device is configured to be opposed to each other through a wall, provided with a hollow portion on the wall, the detection body being restricted by the inner peripheral surface of the hollow portion, and arranged rotatably in the hollow portion. It is.
これであれば、回転体の配置箇所から筐体内に塵埃や水などが侵入したとしても、配線基板を空間部内に設置することによって、配線基板およびそれに装着した磁気検出素子等への影響が抑えられ、信頼性がより向上した構成の回転角度検出装置を得ることができるという作用を有する。 In this case, even if dust or water enters the housing from the location where the rotating body is placed, installing the wiring board in the space suppresses the influence on the wiring board and the magnetic detection element mounted on the wiring board. Thus, there is an effect that a rotation angle detecting device having a configuration with improved reliability can be obtained.
以上のように本発明によれば、信頼性がより向上した構成になされた回転角度検出装置を提供できるという有利な効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an advantageous effect that it is possible to provide a rotation angle detection device having a configuration with improved reliability.
以下、本発明の実施の形態について、図1および図2を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
(実施の形態)
図1は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の断面図、図2は同分解斜視図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a sectional view of a rotation angle detection device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view thereof.
同図に示すように、当該実施の形態による回転角度検出装置は、下ケース40に上ケース80が結合されて構成された筐体を有している。
As shown in the figure, the rotation angle detection device according to this embodiment has a casing configured by connecting an
下ケース40は合成樹脂からなり、その一端側の位置には、上下に貫通する略円形の開口部41(図2参照)を有している。開口部41の周囲位置には、上方に向って突出する環状突部42が形成されている。
The
下ケース40は、図1から判るように、その他端側が、中空の箱状部45を有した構成になっている。箱状部45は、天板部46と底板部47との間が、一端側にあたる位置の第1側壁部48と、左右で対向する第2側壁部49および第3側壁部50によって囲まれており、他端側のみが開口した形状になっている。
As understood from FIG. 1, the
天板部46上には、二つの円形窪み部51、52(図2参照)が構成されている。円形窪み部51は後述する第1検出体61の配置箇所として、また円形窪み部52は後述する第2検出体72の配置箇所として設けられている。
On the
円形窪み部51、52は、底付きの穴形状で形成されている。すなわち、図1にも示しているように、円形窪み部51の内底面は、天板部46の上面の一部によって構成されている。円形窪み部52も同じ構成になっている。言い換えると、この天板部46が請求項の壁に相当するものである。以上のように、円形窪み部51、52は、天板部46を境にして箱状部45内に繋がっていない形状で設けられている。そして、円形窪み部51、52の内底面は平坦な水平面で構成されている。
The
下ケース40の環状突部42上には、水平回転が可能なように回転体55が載せられている。回転体55は合成樹脂からなり、その形状は従来同様に中央貫通孔56付きの円形リング状で、外周側面に平歯車部57が構成された形状になっている。なお、図示は省略しているが、円形リングの内周位置にはステアリングの軸(図示せず)に係止するための係止部が形成されている。
A rotating
回転体55の平歯車部57には、第1検出体61の外周側面に設けられた平歯車部62が噛合している。第1検出体61は合成樹脂製である。さらに、第1検出体61は、下方に突出する第1突出部63を有している。第1突出部63は、水平断面が円形窪み部51よりも少し小さい円形で、第1突出部63の中心軸線と平歯車部62の中心軸線とは一致した構成になっている。
A
第1検出体61は、円形窪み部51内に第1突出部63を挿入させて、水平回転が可能なように下ケース40に配置されている。つまり、第1突出部63の外周面が円形窪み部51の内周面で規制されると共に、第1突出部63の下端が円形窪み部51の内底面に当接状態で配されている。そして、第1突出部63の下面中央位置には磁石64が装着されている。
The
第1検出体61の平歯車部62には、第2検出体72の外周側面に設けられた平歯車部73が噛合している。第2検出体72は合成樹脂製である。さらに、第2検出体72は、下方に突出する第2突出部74を有している。第2突出部74は、水平断面が円形窪み部52よりも少し小さい円形で、第2突出部74の中心軸線と平歯車部73の中心軸線とは一致した構成になっている。
The
第2検出体72は、円形窪み部52内に第2突出部74を挿入させて、水平回転が可能なように下ケース40に配置されている。つまり、第2突出部74の外周面が円形窪み部52の内周面で規制されると共に、第2突出部74の下端が円形窪み部52の内底面に当接状態で配されている。そして、第2突出部74の下面中央位置には磁石75が装着されている。
The
上ケース80は合成樹脂からなり、その一端側の位置には、上下に貫通する略円形の開口部81(図2参照)を有している。開口部81の周囲位置には、下方に向って突出する環状突部82(図1参照)が形成されている。環状突部82は、上ケース80と下ケース40とを組み合わせたとき、下ケース40の環状突部42と上下で対向する位置に設けられている。
The
また、上ケース80の裏面には、第1検出体61の上方への検出体規制部83(図1参照)が設けられている。また、同様に、図中には表れていないが第2検出体72の上方への検出体規制部も上ケース80の裏面に設けられている。
In addition, on the back surface of the
そして、上ケース80は、回転体55、第1検出体61、第2検出体72が配された下ケース40上を覆うように配されて下ケース40に結合されている。
The
上ケース80と下ケース40の結合状態で、回転体55は、図1に示したように、薄板状に形成されている円環部分が環状突部82と42との間に挟まれて水平に回転可能に保持されている。上ケース80の開口部81と下ケース40の開口部41は、回転体55の中央貫通孔56に上下で重なり合っている。
In the coupled state of the
そして、第1検出体61は、上方への位置規制が検出体規制部83でなされた水平回転が可能な状態で組み込まれ、第2検出体72も同様に、上方への位置規制が図示しない検出体規制部でなされた水平回転が可能な状態で組み込まれる。
Then, the
下ケース40の箱状部45は、上述した回転体55や第1検出体61、第2検出体72の配置箇所とは、天板部46によって隔絶されている。言い換えると、箱状部45は、回転体55や第1検出体61、第2検出体72の配置箇所に対して隔離させて設けられている。箱状部45の開口部には樹脂製の封止部材91が結合されて、箱状部45内は密閉状態の空間部に構成されている。そして、この空間部が、配線基板85の配設箇所に設定されており、配線基板85には、第1検出体61に装着された磁石64用の磁気検出素子86と、第2検出体72に装着された磁石75用の磁気検出素子87と、マイコンなどからなる制御部88が半田付けなどで装着されている。なお、配線基板85としては、ガラスエポキシ製や紙フェノール製の硬質の材質のものを用いるとよい。
The box-shaped
箱状部45を形成している第2側壁部49、第3側壁部50の内面には、基板装着部53が設けられている。それぞれの基板装着部53は、内側が開口した断面視コの字状で、コの字の開口部分同士が同じ高さ位置で対向する位置関係のものに形成されている。基板装着部53の長さとしては、図1からも判るように、第2側壁部49、第3側壁部50の内面の一端側から他端側までに亘って設けられており、配線基板85は、基板装着部53同士で対向したコの字の開口部分内に挿入されて水平状態に配置されている。なお、基板装着部53は、配線基板85の上下方向への位置規制をする役割も担う。
A
そして、上述したように、箱状部45の開口部には樹脂製の封止部材91が結合されており、これによって、箱状部45内は密閉状態の空間部に構成されている。封止部材91を結合させる手法は、接着などで行ってもよいが、レーザー溶着や超音波溶着でも可能である。
And as mentioned above, the resin-made sealing
封止部材91が結合された状態では、図1から判るように、配線基板85は、一端側が第1側壁部48の内面で位置規制され、他端側は封止部材91の内面で位置規制された状態になっている。つまり、配線基板85は、箱状部45と封止部材91によって構成された空間部内に、上下方向および水平方向への位置規制をされた状態で設置されている。
In the state where the sealing
この配線基板85の設置状態で、磁気検出素子86は、天板部46を介して磁石64に上下で対向し、磁気検出素子87は、天板部46を介して磁石75に上下で対向している。
In the installed state of the
また、配線基板85には、L型のピンヘッダ89が装着されている。そして、封止部材91には、ピンヘッダ89の基板面に水平で他端側に向って延びる複数のピン90と共同してコネクタ部をなす矩形状のハウジング92が設けられている。つまり、図1に示したように、ハウジング92内の奥側の側壁部93に複数のピン90が挿通されて、この複数のピン90の先端側とハウジング92とでコネクタ部が構成されている。
An L-shaped
以上のように、当該実施の形態による回転角度検出装置は構成されている。 As described above, the rotation angle detection device according to this embodiment is configured.
自動車に搭載する際には、ステアリングの軸を回転体55の中央貫通孔56内に挿通させて係止させ、自動車本体から配線されたリード線の雌コネクタを、ピン90の先端側とハウジング92とで構成されたコネクタ部に接続させて搭載される。
When mounted on an automobile, the steering shaft is inserted into the central through
以上の構成において、ステアリングホイールを回転させると、従来同様にステアリングの軸に係止された回転体55が回転する。それに連動して第1検出体61が回転し、さらに第1検出体61に連動して第2検出体72が回転する。これによって、第1検出体61の中央に装着された磁石64および第2検出体72の中央に装着された磁石75もそれぞれ回転し、各々の磁束変化を対応する磁気検出素子86、87が検出する。
In the above configuration, when the steering wheel is rotated, the rotating
このとき、当該構成では、配線基板85を箱状部45の内面と封止部材91の内面で水平方向への位置決めがなされるようにしている。そして、その配線基板85の設置位置での磁気検出素子86、87上の天板部46位置に円形窪み部51、52を一体に設けたものとしている。これであれば、第1検出体61、第2検出体72を円形窪み部51、52に配するのみで、磁気検出素子86、87の各々の上方位置に磁石64、75を精度よく上下で対向させて配置させたものに構成できる。
At this time, in this configuration, the
なお、磁気検出素子86、87と磁石64、75との配置精度が高くなると、磁気検出素子86、87での検出精度も高くなる。
In addition, if the arrangement | positioning precision of the
そして、磁石64、75の回転に応じた磁束の変化を、対応する磁気検出素子86、87が各々検出し、正弦波や余弦波の電圧波形からなる検出信号として出力する。
Then, the corresponding
なお、第1検出体61と第2検出体72は歯数が異なり回転速度も異なるものとなっていることは従来と同じであり、磁気検出素子86と87からの周期が異なり位相のずれた検出信号と、第1検出体61と第2検出体72の各々の歯数から、制御部88が所定の演算を行って、回転体55の回転角度、即ちステアリングホイールの回転角度を検出し、その角度が自動車の電子回路へ出力されて車両の様々な制御が行われることも同様である。
Note that the
以上に説明したように、当該構成では、下ケース40に、第1検出体61や第2検出体72、および回転体55の配置箇所に対して隔離される箱状部45を設けると共に、その箱状部45の開口部を封止部材91で覆って空間部を備えさせたものとして、この空間部内に磁気検出素子86、87などを装着した配線基板85を設置するようにしている。これであれば、下ケース40に上ケース80が組み合わせて構成された筐体において、例えば回転体55の配置箇所から塵埃や水などが筐体内に侵入したとしても、その塵埃や水などが空間部に侵入することを防ぐことができる。このため、上記塵埃等を要因とする配線基板85やそれに装着した磁気検出素子86、87等への影響が少なく、信頼性がより向上したものとして提案することができる。なお、搭載時については、封止部材91のコネクタ部に接続させる相手方の雌型コネクタを防塵性や防水性に優れたコネクタを用いて搭載状態にすればよい。
As described above, in this configuration, the
なお、以上には、箱状部45を下ケース40に一体で設けたものを例として説明した。ここに、第1検出体61や第2検出体72、および回転体55の配置箇所に対して隔離された空間部が構成されるならば、例えば箱状部45の天板部46を別部品で組み合わせて構成するなどとしてもよい。なお、箱状部45や天板部46の詳細形状は、適宜設定などを行えばよい。
In the above description, the case in which the box-shaped
また、封止部材91を用いると空間部を容易に密閉状態に構成できるため好ましい。なお、封止部材91のコネクタ部の有無などは適宜決定すればよい。
Moreover, it is preferable to use the sealing
さらに、空間部内での配線基板85の位置決め方式も上述した構成に限定されることはない。また、第1検出体61と第2検出体72の装着方式も上述した構成に限定されることはない。そして、筐体としても、下ケース40に上ケース80が組み合わせられる以外の構成であってもよい。
Furthermore, the positioning method of the
また、上記には、二つの第1検出体61と第2検出体72を有するものを例として説明したが、その数量や回転体55との係合状態も限定されることはなく、また回転体55を含めて回転時の回転伝達手段なども他の手段を用いた構成であってもよい。
In the above description, the
なお、本発明による構成に基づく思想は、回転角度検出装置以外であっても適用可能である。 Note that the idea based on the configuration according to the present invention can be applied to devices other than the rotation angle detection device.
本発明における回転角度検出装置は、信頼性がより向上したものとして提供することができ、自動車のステアリングの回転角度検出用等に有用である。 The rotation angle detection device according to the present invention can be provided with improved reliability, and is useful for detecting the rotation angle of an automobile steering.
40 下ケース
41 開口部
42 環状突部
45 箱状部
46 天板部
47 底板部
48 第1側壁部
49 第2側壁部
50 第3側壁部
51、52 円形窪み部
53 基板装着部
55 回転体
56 中央貫通孔
57 平歯車部
61 第1検出体
62 平歯車部
63 第1突出部
64 磁石
72 第2検出体
73 平歯車部
74 第2突出部
75 磁石
80 上ケース
81 開口部
82 環状突部
83 検出体規制部
85 配線基板
86、87 磁気検出素子
88 制御部
89 ピンヘッダ
90 ピン
91 封止部材
92 ハウジング
93 側壁部
40
Claims (1)
前記筐体に回転可能に配された回転体と、
前記回転体の回転に連動して、装着された磁石と共に回転する検出体と、
前記磁石からの磁束の変化を検出する磁気検出素子を備えた配線基板と、を有し、
前記筐体には、封止部材で開口が閉じられた空間部が設けられ、前記空間部の中に前記配線基板が設置されて、前記空間部の中に配された前記磁気検出素子が前記空間部の外に配置された前記磁石に対向する回転角度検出装置であって、
前記磁石と前記磁気検出素子とは、前記筐体の前記空間部を構成している壁を介して対向し、前記壁に窪み部を設け、前記検出体が前記窪み部の内周面で規制されて、前記窪み部に回転可能に配置された回転角度検出装置。 A housing,
A rotating body rotatably disposed in the housing;
In conjunction with the rotation of the rotating body, a detecting body that rotates with the attached magnet;
A wiring board provided with a magnetic detection element for detecting a change in magnetic flux from the magnet,
The casing is provided with a space portion whose opening is closed by a sealing member, and the wiring board is installed in the space portion, and the magnetic detection element disposed in the space portion has the A rotation angle detection device facing the magnet disposed outside the space part ,
The magnet and the magnetic detection element are opposed to each other through a wall constituting the space portion of the housing, and a depression is provided in the wall, and the detection body is restricted by an inner peripheral surface of the depression. And a rotation angle detection device rotatably disposed in the recess.
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