WO2009122775A1

WO2009122775A1 - 回転位置センサ

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Publication number: WO2009122775A1
Application number: PCT/JP2009/052188
Authority: WO
Inventors: 浩朗曽山; 義信河本
Original assignee: 株式会社ミクニ
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2009-10-08
Also published as: CN101981414A; US20110018529A1; CN101981414B; US8400144B2; JP5301864B2; EP2264408A1; EP2264408A4; JP2009244039A

Abstract

　本発明の回転位置センサは、ハウジング（１０，２０）の軸受部により所定の軸線（Ｌ）回りに回動自在に支持される回転体（４０）、回転体の回転角度位置を検出するべく回転体に設けられた可動センサ要素（７１）及びハウジングに設けられた固定センサ要素（７２）を含むセンサユニット（７０）を備え、回転体（４０）は軸線（Ｌ）上に頂点（Ｐ）をもつ仮想円錐面（Ｃ）の一部を画定するテーパ状の環状当接面（４２ａ）を有し、軸受部は仮想円錐面（Ｃ）上において環状当接面を回動自在に支持するテーパ状の環状軸受面（３２ａ）を有する。これによれば、回転体は自動調芯作用により常に軸線上に位置付けられるようになっている。したがって、摩耗等の軸受領域の経時的な変化を生じても、回転体の回転角度位置を高精度に検出することができる。

Description

回転位置センサ

　本発明は、回転体の角度位置を検出する回転位置センサに関し、特に、車両等に搭載されるエンジンのスロットルシャフトの回転角度、所定軸回りに揺動するアクセルペダルの踏込み角度等を検出する接触式あるいは非接触式の回転位置センサに関する。

　従来の回転位置センサとしては、ラジアル方向の軸受孔及びスラスト方向の軸受端面をもつハウジング、ハウジングの軸受孔に回動自在に挿入されると共に軸受端面に当接される軸部をもつロータ、ロータを所定の回転角度位置に回転付勢するリターンスプリング、ハウジング内においてロータの軸部よりも径方向の外側に形成された円板状の鍔部に対向するように配置され検出用の固定端子が形成された基板、基板の固定端子に接触するようにロータの鍔部に設けられた可動接点、ハウジングの外部に配置されてロータに結合されたアーム等を備え、ロータアームを介してロータが回転すると、ロータの（鍔部に設けられた）可動接点と基板上に配置された端子との接触位置が変化し、この角度位置の変化に応じて変化する電流値等を検出することで、ロータ（すなわちアーム）の回転角度位置を検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

　また、他の回転位置センサとしては、ラジアル方向の軸受孔をもつハウジング、ハウジングの軸受孔に回動自在に挿入される軸部をもつシャフト、ハウジング内においてシャフトの軸部よりも径方向の外側に形成された円板状の鍔部に固定されたリング状の可動マグネット、シャフトの軸線方向において可動マグネットを挟むようにハウジングに固定された複数の磁性板、磁性板の間に配置されたホール素子等を備え、シャフトが回転すると、シャフトの可動マグネット（Ｎ極及びＳ極）とハウジングに固定された磁性板及びホール素子との相対的な角度位置が変化し、この角度位置の変化に応じてホール素子を流れる磁束の変化を検出することで、シャフトの回転角度位置を検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

　しかしながら、これらの回転位置センサにおいては、ロータあるいはシャフトの軸部をハウジングの軸受孔により回動自在に支持し、この軸部の径方向外側において、検出用の可動接点及び固定端子あるいは可動マグネット及びホール素子等が配置されているため、軸部の外周面あるいは軸受孔の内周面の摩耗等により、本来所定位置に位置決めされるべくロータあるいはシャフトの回転中心が変動し、その結果、可動接点と固定端子との相対的な位置関係あるいは可動マグネットとホール素子との相対的な位置関係が変化し、ロータあるいはシャフトの回転位置を高精度に検出できなくなる虞がある。
　また、これらの回転位置センサにおいては、ロータあるいはシャフトの軸部の径方向外側において、検出用の可動接点及び固定端子あるいは可動マグネット及びホール素子等が配置されているため、軸部の領域をこれらの部品の配置領域として有効に利用することができず、構造の大型化を招くという問題があった。

２００１－１２４５０８号公報２００４－１５０９０５号公報

　本発明は、上記従来の装置の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、回転位置が検出されるロータあるいはシャフト等の回転体を、その軸受領域の摩耗等による経時的な変化を生じても、自動的に調芯作用が得られるように支持して、回転体の回転角度位置を高精度に検出することができ、又、回転体の軸線（回転中心線）上に位置する領域を部品の配置場所として有効に利用することで、構造の簡素化、小型化等を図れる回転位置センサを提供することにある。

　本発明の回転位置センサは、軸受部を有するハウジングと、軸受部により所定の軸線回りに回動自在に支持される回転体と、回転体の回転角度位置を検出するべく回転体に設けられた可動センサ要素及びハウジングに設けられた固定センサ要素を含むセンサユニットとを備え、上記回転体は、軸線を中心とする環状当接面を有し、上記軸受部は、軸線を中心としかつ環状当接面を受ける環状軸受面を有し、環状当接面及び環状軸受面の少なくとも一方は、軸線上に頂点をもつ仮想円錐面の一部を画定する環状テーパ面に形成されている、構成となっている。
　この構成によれば、回転体と軸受部は、環状当接面が環状軸受面に接触して所定の軸線回りに回動自在に支持され、かつ、環状当接面及び環状軸受面の少なくとも一方が所定の軸線上に頂点をもつ仮想円錐面の一部を画定する環状テーパ面に形成されているため、回転体は、自動調芯作用により常に軸線上に位置付けられるようになっている。したがって、摩耗等の軸受領域の経時的な変化を生じても、センサユニットを構成する回転体の可動センサ要素とハウジングの固定センサ要素との軸線に対する位置ずれを防止でき、回転体の回転角度位置を高精度に検出することができる。

　上記構成において、ハウジングは、別個に形成されたガイド部材を含み、ガイド部材は環状軸受面を有する、構成を採用することができる。
　この構成によれば、環状軸受面をハウジングとは別個に形成されたガイド部材により形成することで、ハウジングの材料とは異なる耐摩耗性に優れた専用の材料を用いることができる。したがって、軸受領域の耐摩耗性等を確保しつつ、全体としてのコストを低減することができる。

　上記構成において、環状軸受面は、環状当接面に向けて凸状に湾曲した断面をなすように形成されている、構成を採用することができる。
　この構成によれば、回転体の自動調芯作用を確保しつつも、環状当接面と環状軸受面との間の摺動抵抗を低減して、回転体をより円滑に回動させることができる。

　上記構成において、回転体は、ハウジングの外部に配置されて回転角度を検出されるシャフトを連結する連結穴を有する、構成を採用することができる。
　この構成によれば、本来的に回転角度位置を検出するべきシャフトを、回転体の連結穴に連結するだけで角度位置の検出が可能になる。したがって、この回転位置センサを独立した汎用性の高いモジュール品として取り扱うことができ、検出されるべくシャフトを含む全ての対象物に対して、この回転位置センサを適用することができる。

　上記構成において、回転体は、軸線を中心とする円筒部と、円筒部の一端側に一体的に形成されて環状当接面を画定する円板部とを有し、ハウジングは、環状軸受面を含むハウジング本体と、ハウジング本体に対して着脱自在に形成されると共に円筒部を回動自在に支持する円筒軸受面を含むハウジングカバーと有する、構成を採用することができる。
　この構成によれば、回転体がハウジング本体及びハウジングカバーに収容された状態で、回転体は、その円板部の環状当接面がハウジング本体の環状軸受面により回動自在に支持され、その円筒部がハウジングカバーの円筒軸受面により回動自在に支持される。
　したがって、組立時には、環状軸受面に環状当接部を当接させるようにして、回転体をハウジング本体に組み込み、円筒部を円筒軸受面に嵌め込むようにして、ハウジングカバーをハウジング本体に結合させることで、回転体をハウジングに容易に組み込むことができる。

　上記構成において、ハウジングには、回転体を所定の角度位置に復帰させる復帰バネが配置され、復帰バネは、円筒部の周りでかつ円板部とハウジングカバーの間に配置され、軸線方向に付勢力を及ぼすと共に軸線回りに付勢力を及ぼす捩りバネである、構成を採用することができる。
　この構成によれば、ハウジング本体に回転体を組み込み、回転体の円板部に当接させるようにして、復帰バネとしての捩りバネを回転体の円筒部に嵌め込み、その上方からハウジングカバーをハウジング本体に結合することで、回転体及び復帰バネ（捩りバネ）をハウジングに容易に組み込むことができ、又、回転体のスラスト方向におけるガタツキを確実に防止することができる。

　上記構成において、ハウジングカバーは、ハウジング本体に対して、スナップフィット結合されるように形成されている、構成を採用することができる。
　この構成によれば、ハウジングカバーを簡単な構造にてハウジング本体に連結することができ、構造の簡素化、部品点数の削減等を達成することができる。

　上記構成において、センサユニットの可動センサ要素は、円板状に形成されたマグネットを含み、マグネットは、回転体の軸線が通る中央領域に埋設され、センサユニットの固定センサ要素は、マグネットから発せられる磁力線を通すと共に磁束密度の変化を感知し得る磁気感知素子を含み、磁気感知素子は、ハウジングの軸線が通る中央領域に配置されている、構成を採用することができる。
　この構成によれば、センサユニットとして、マグネット及び磁気感知素子を含む非接触式の磁気式センサを用いることができ、又、このセンサユニットが回転体の軸線が通る中央領域に配置されるため（すなわち、軸線を中心とした部品配置が可能になるため）、構造の簡略化、小型化等を達成することができる。

　上記構成をなす回転位置センサによれば、回転位置が検出されるロータあるいはシャフト等の回転体を、その軸受領域の摩耗等による経時的な変化を生じても、自動的に調芯作用が得られるように支持することができ、それ故に、回転体の回転角度位置を高精度に検出することができ、又、回転体の軸線（回転中心線）上に位置する領域を部品の配置場所として有効に利用することで、構造の簡素化、小型化等を達成することができる。

本発明に係る回転位置センサの一実施形態を示す外観斜視図である。本発明に係る回転位置センサの一実施形態を示す分解斜視図である。本発明に係る回転位置センサの一実施形態を示す分解斜視図である。本発明に係る回転位置センサの一実施形態を示す断面図である。図４に示す回転位置センサの一部を拡大した部分断面図である。本発明に係る回転位置センサの一部をなすハウジング本体を示す平面図である。本発明に係る回転位置センサの一部をなすハウジング本体を示す側面図である。本発明に係る回転位置センサの一部をなすロータ（回転体）及びガイド部材を示す断面図である。本発明に係る回転位置センサの一部をなすセンサユニットを示す模式図である。本発明に係る回転位置センサの他の実施形態を示すものであり、回転位置センサの一部をなすロータ（回転体）及びガイド部材を示す断面図である。本発明に係る回転位置センサのさらに他の実施形態を示すものであり、回転位置センサの一部をなすロータ（回転体）及びガイド部材を示す断面図である。本発明に係る回転位置センサの一部をなすセンサユニットの他の実施形態を示す模式図である。本発明に係る回転位置センサのさらに実施形態を示すものであり、回転位置センサの一部を拡大した部分断面図である。

符号の説明

Ｌ　軸線
Ｓ　シャフト
ＳＭ　スロットル装置
１０，１０´　ハウジング本体（ハウジング）
１１　筒部
１１ａ　収容凹部
１２　嵌合部
１２´　軸受部
１２ａ´　環状軸受面
１３　挟持片
１４　位置決め突起
１５　嵌合溝
１６　コネクタ部
１７　取付フランジ部
２０　ハウジングカバー（ハウジング）
２１　貫通孔
２２　嵌合部
２５　バネ受面
２６　掛止突起
３０　ガイド部材
３１　連結部
３２　軸受部
３２ａ，３２ａ´　環状軸受面
４０，４０´　ロータ（回転体）
４１　円筒部
４１ａ　連結穴
４２　円板部
４２ａ，４２ａ´　環状当接面
４３　バネ受面
４４　環状位置決め部
４５　掛止溝
４６　当接片
５０　復帰バネ
５１　一端部
５２　他端部
６０　回路基板
７０，７０´　センサユニット
７１，７１´　マグネット（可動センサ要素）
７２　磁気感知素子（固定センサ要素）

　以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
　この回転位置センサは、図１に示すように、例えば、エンジンのスロットル装置ＳＭに取り付けられて、スロットルシャフトＳの回転角度位置を検出するために適用される。
　すなわち、この回転位置センサは、図１及び図２に示すように、ハウジングとしてのハウジング本体１０及びハウジングカバー２０、ハウジング本体１０に固定されるガイド部材３０、ハウジング内に回動自在に配置される回転体としてのロータ４０、ロータ４０を所定の角度位置に向けて回転付勢する復帰バネ５０、ハウジング本体１０に組付けられる回路基板６０、ロータ４０に設けられた可動センサ要素及び回路基板６０に設けられた固定センサ要素を含むセンサユニット７０、ハウジング本体１０に設けられた端子８０等を備えている。

　ハウジング本体１０は、図２ないし図６Ａ及び図６Ｂに示すように、一端が閉じた円筒状の収容凹部１１ａを画定する筒部１１、筒部１１の内部において同一の軸線Ｌ上に中心をもつように形成され後述するガイド部材３０を嵌合する嵌合部１２、回路基板６０を固定するべく環状の嵌合部１２の内側に形成された４つの挟持片１３及び１つの位置決め突起１４、ハウジングカバー２０を嵌合して結合する嵌合溝１５、筒部１１から径方向に突出し内部に端子８０を収容するコネクタ部１６、筒部１１から径方向に突出する２つの取付フランジ部１７等を備えている。

　嵌合部１２は、後述するガイド部材３０を嵌合して、ハウジング本体１０に一体的に固定するものであり、図６Ａに示すように、円弧状部１２ａ、円弧状部１２ａから径方向に伸長する平行部１２ｂを画定するように形成されている。
　挟持片１３及び位置決め突起１４は、回路基板６０を収容凹部１１ａ内に配置して固定する際に、位置決め突起１４で位置合わせを行いつつ、４つの挟持片１３で回路基板６０の縁部を挟持して固定するべくスナップフィット結合するように形成されている。
　嵌合溝１５は、後述するハウジングカバー２０の嵌合部２２（の掛止片２２ａ）を嵌め込んでスナップフィット結合させることにより、ハウジング本体１０に一体的に固定するように形成されている。
　取付フランジ部１７は、円弧状のボルト孔１７ａを有し、図１に示すように、ボルトＢを用いて、角度位置を調整しつつスロットル装置ＳＭの側面に締結して固定されるように形成されている。

　ハウジングカバー２０は、スナップフィット結合により、ハウジング本体１０に対して着脱自在に形成されており、図１ないし図４に示すように、後述するロータ４０の円筒部４１を通して回動自在に支持する貫通孔２１、ハウジング本体１０の嵌合溝１５に嵌合される嵌合部２２、軸線Ｌ方向における復帰バネ５０の一端側を受けるバネ受面２５、復帰バネ５０の一端部５１を掛止する掛止突起２６、ロータ４０の回転角度範囲を規制する２つのストッパ２７等を備えている。

　貫通孔２１は、ロータ４０の円筒部４１を円滑に回転させると共に塵等の侵入を阻止するべく、円筒部４１の外周面と微小隙間をなす内径寸法に形成されている。
　嵌合部２２は、図２及び図３に示すように、軸線Ｌと平行な方向に伸長する３つの掛止片２２ａを有し、ハウジング本体１０の嵌合溝１５に嵌め込まれると同時にスナップフィット結合するように形成されている。
　バネ受面２５は、図４に示すように、後述するロータ４０の円板部４２と協働して、軸線Ｌ方向において復帰バネ５０を所定量圧縮した状態で、復帰バネ５０の一端側を着座させて受けるように形成されている。
　掛止突起２６は、復帰バネ５０が軸線Ｌ回りに捩られた場合に、初期位置に復帰する付勢力を発生させるべく、復帰バネ５０の一端部５１を掛止するように形成されている。
　２つのストッパ２７は、図３に示すように、バネ受面２５から軸線Ｌ方向に突出し、軸線Ｌ回りの回転方向において、後述するロータ４０の当接片４６を当接させて、ロータ４０の回転範囲を規制するように形成されている。

　ガイド部材３０は、図３、図４、図５、図７に示すように、ハウジング本体１０の嵌合部１２に嵌合される連結部３１、連結部３１と一体的に形成されて環状軸受面３２ａを画定する環状の軸受部３２を備えている。
　連結部３１は、図３に示すように、円弧状部３１ａ、円弧状部３１ａから径方向に伸長する２つの平行部３１ｂを画定するように形成され、ガイド部材３０の軸線Ｌ回りの回転を規制すると共に軸線Ｌに中心を位置決めするように、嵌合部１２に嵌合されるようになっている。
　軸受部３２は、嵌合部１２の端面に当接して、軸線Ｌ方向において位置決めされるように、連結部３１から径方向に突出する円環状に形成され、その内縁領域において、ロータ４０を回動自在に支持する環状軸受面３２ａを画定している。
　環状軸受面３２ａは、後述するロータ４０の環状当接面４２ａを回動自在に支持するべく、図５に示すように、軸線Ｌ上に頂点Ｐをもつ仮想円錐面Ｃの一部を画定するように、すなわち、円錐台の外周面を画定する環状テーパ面として形成されている。

　そして、ガイド部材３０は、ハウジング本体１０とは別個に形成された後、ハウジング本体１０の嵌合部１２に嵌合されて固定されるようになっている。
　このように、ロータ４０を回動自在に支持する軸受部として、別個に形成された後にハウジング本体１０に固定されるガイド部材３０を採用し、このガイド部材３０に環状軸受面３２ａを形成したことにより、ハウジング（ハウジング本体１０）の材料とは異なる耐摩耗性に優れた専用の材料を用いることができ、軸受領域の耐摩耗性等を確保しつつ、全体としてのコストを低減することができる。

　ロータ４０は、図２ないし図５、図７に示すように、軸線Ｌを中心とする円筒部４１、円筒部４１の一端側に一体的に形成されて環状当接面４２ａを画定する円板部４２、円板部４２の上面に形成されて復帰バネ５０の他端側を受けるバネ受面４３、バネ受面４３上において環状に突出するように形成された環状位置決め部４４、環状位置決め部４４の一部を切り欠くように形成されて復帰バネ５０の他端部５２を掛止する掛止溝４５、ハウジングカバー２０のストッパ２７に対して軸線Ｌ回りの回転方向において当接する当接片４６等を備えている。

　円筒部４１は、その内側において、ハウジング（ハウジング本体１０及びハウジングカバー２０）の外部に配置されて回転角度を検出されるシャフトＳを一体的に回転するように連結する連結穴４１ａを画定している。
　円板部４２は、図５に示すように、ガイド部材３０の環状軸受面３２ａに対して回動自在に当接する環状当接面４２ａを画定している。
　環状当接面４２ａは、図５に示すように、軸線Ｌ上に頂点Ｐをもつ仮想円錐面Ｃの一部を画定するように、すなわち、円錐台の外周面を画定する環状テーパ面として形成されている。
　バネ受面４３は、図４に示すように、ハウジングカバー２０のバネ受面２５と協働して、軸線Ｌ方向において復帰バネ５０を所定量圧縮した状態で、復帰バネ５０の他端側を着座させて受けるように形成されている。
　環状位置決め部４４は、円筒部４１の周りにおいて軸線Ｌと同軸上に中心をもつ円弧状に形成されており、円板部４２（のバネ受面４３）上において復帰バネ５０が径方向に移動するのを規制するように形成されている。
　掛止溝４５は、復帰バネ５０が軸線Ｌ回りに捩られた場合に、初期位置に復帰する付勢力を発生させるべく、復帰バネ５０の他端部５２を掛止するように形成されている。
　当接片４６は、復帰バネ５０の回転付勢力により、初期位置に位置するとき、一方のストッパ２７に当接してそれ以上の回転が規制され、復帰バネ５０の回転付勢力に抗して、ロータ４０（すなわちシャフトＳ）が回転させられるとき、他方のストッパ２７に当接してそれ以上の回転を規制する（最大回転角度位置を規定する）ように形成されている。
　また、ロータ４０は、その軸線Ｌが通る中央領域に埋設されたセンサユニット７０の（可動センサ要素としての）マグネット７１を含んでいる。

　そして、ロータ４０は、ハウジング（ハウジング本体１０及びハウジングカバー２０）に収容された状態で、円板部４２の環状当接面４２ａがハウジング本体１０に固定されたガイド部材３０の環状軸受面３２ａにより回動自在に支持され、円筒部４１がハウジングカバー２０の貫通孔２１により回動自在に支持されるようになっている。
　したがって、組立時には、環状軸受面３２ａに環状当接部４２ａを当接させるようにして、ロータ４０をハウジング本体１０に組み込み、円筒部４１を貫通孔２１に嵌め込むようにして、ハウジングカバー２０をハウジング本体１０にスナップフィット結合させることで、ロータ４０をハウジングに容易に組み込むことができる。
　また、ロータ４０は、ハウジングの外部に配置されて回転角度を検出されるシャフトＳを連結する連結穴４１ａを有するため、本来的に回転角度位置を検出するべきシャフトＳを連結穴４１ａに連結するだけで角度位置の検出が可能になる。
　したがって、この回転位置センサを独立した汎用性の高いモジュール品として取り扱うことができ、検出されるべくシャフトＳを含む全ての対象物に対して、この回転位置センサを適用することができる。

　復帰バネ５０は、図２ないし図４に示すように、軸線Ｌ方向に所定量圧縮された状態で組み込まれると共に軸線Ｌ回りに回転付勢力を及ぼす捩りバネであり、その一端側がロータ４０の円筒部４１の周りにおいてハウジングカバー２０のバネ受面２５に着座されると共に一端部５１がハウジングカバー２０の掛止突起２６に掛止され、その他端側がロータ４０の環状位置決め部４４の周りにおいてバネ受面４３に着座されると共に他端部５２がロータ４０の掛止溝４５に掛止されるようになっている。

　すなわち、復帰バネ５０は、ハウジング本体１０にロータ４０を組み込み、ロータ４０の（円板部４２の）バネ受面４３に当接させかつ他端部５２を掛止溝４５に掛止させるようにして、ロータ４０の円筒部４１の周りに嵌め込み、その上方から一端部５１を掛止突起２６に掛止させるようにしてハウジングカバー２０をハウジング本体１０にスパップフィット結合することで、ロータ４０及び復帰バネ５０をハウジングに容易に組み込むことができる。
　これにより、復帰バネ５０は、ロータ４０を所定の角度位置（初期位置）に復帰するように回転付勢力を及ぼすと共に、軸線Ｌ方向（スラスト方向）においてロータ４０のガタツキを防止するように付勢力を及ぼすようになっている。

　回路基板６０は、図１、図２及び図５に示すように、略矩形状に形成され、その一部に位置決め孔６１、その上面に実装された後述する固定センサ要素としての磁気感知素子７２、その他の実装された電子部品（不図示）を備えている。
　そして、回路基板６０は、位置決め孔６１にハウジング本体１０の位置決め突起１４が嵌め込まれると共に、その縁部がハウジング本体１０の４つの挟持片１３に挟み込まれて、収容凹部１１内の所定位置に位置決めされて固定されるようになっている。

　センサユニット７０は、図４及び図５、図８に示すように、ロータ４０に埋設された可動センサ要素としてのマグネット７１、回路基板６０に実装された固定センサ要素としての磁気感知素子７２等により形成されている。
　マグネット７１は、図７に示すように、ロータ４０の軸線Ｌが通る中央領域に埋設されており、図８に示すように、所定厚みをなす円板状に形成され、かつ、略半分がＮ極にかつ残りの略半分がＳ極に着磁されている。
　磁気感知素子７２は、図２、図５、図８に示すように、ハウジング本体１０の軸線Ｌが通る中央領域に回路基板６０を介して配置されており、マグネット７１との相対的な角度変化（すなわち、磁界の変化）により抵抗値が変化するものである。すなわち、磁気感知素子７２は、磁束の入射角の変化を感知して、ロータ４０の角度位置を検出するようになっている。
　このセンサユニット７０においては、マグネット７１と磁気感知素子７２との相対的な位置関係において、軸線Ｌ方向のズレに対してはある程度の許容範囲があり（すなわち鈍感であり）、軸線Ｌに垂直な方向のずれ（中心ズレ）に対しては高精度に管理する必要がある（すなわち敏感である）。

　したがって、ロータ４０に埋設されたマグネット７１とハウジング本体１０に固定された回路基板６０上の磁気感知素子７２とは、軸線Ｌに垂直な面内において高精度に位置決め（芯合わせ）される必要がある。
　ここでは、ロータ４０の環状当接面４２ａがハウジング本体１０に含まれる環状軸受面３２ａに接触して軸線Ｌ回りに回動自在に支持され、環状当接面４２ａ及び環状軸受面３２ａが軸線Ｌ上に頂点Ｐをもつ仮想円錐面Ｃ上に位置するため、ロータ４０は、自動調芯作用により常に軸線Ｌ上に位置付けられるようになっている。したがって、摩耗等の軸受領域の経時的な変化を生じても、センサユニット７０を構成するロータ４０のマグネット７１（可動センサ要素）とハウジング本体１０の磁気感知素子７２（固定センサ要素）との軸線Ｌに対する位置ずれを防止でき、ロータ４０の回転角度位置を高精度に検出することができるようになっている。

　また、センサユニット７０の可動センサ要素（マグネット７１）及び固定センサ素子（磁気感知素子７２）が、ロータ４０の軸線Ｌが通る中央領域に配置されるため、すなわち、軸線Ｌを中心とした部品配置が可能になるため、構造の簡略化、小型化等を達成することができる。
　さらに、センサユニット７０の固定センサ要素（磁気感知素子７２）が、ハウジング本体１０に対して着脱自在な回路基板６０に設けられているため、回路基板６０をハウジング（ハウジング本体１０）に嵌め込むだけで、センサユニト７０の固定センサ要素（磁気感知素子７２等）をハウジングに固定することができ、全体として組み立てを容易に行うことができる。

　尚、ここでは、センサユニット７０として、マグネット７１及び磁気感知素子７２により構成される非接触式センサを示したが、これに限定されるものではなく、磁気感知素子７２として磁気抵抗素子（ＭＲ）を採用した非接触式センサでもよく、又、可動センサ要素として可動接点及び固定センサ要素として配線端子を含み抵抗値の変化に応じて回転角度を検出する接触式センサ等を採用してもよい。

　図９は、本発明に係る回転位置センサの他の実施形態を示す断面図であり、前述の図７に示す実施形態におけるガイド部材３０の環状軸受面３２ａの形状を変更したものである。したがって、前述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　この実施形態において、ガイド部材３０´は、図９に示すように、ハウジング本体１０の嵌合部１２に嵌合される連結部３１、連結部３１と一体的に形成されて環状軸受面３２ａ´を画定する環状の軸受部３２を備えている。
　環状軸受面３２ａ´は、図９に示すように、環状当接面４２ａに向けて凸状に湾曲した断面をなすように形成されている。

　この実施形態においても、前述同様に、ロータ４０は、その環状当接面４２ａがハウジング本体１０に含まれる環状軸受面３２ａ´に接触して、軸線Ｌ回りに回動自在に支持されており、環状当接面４２ａ及び環状軸受面３２ａ´が軸線Ｌ上に頂点Ｐをもつ仮想円錐面Ｃ上に位置するため、ロータ４０は自動調芯作用により常に軸線Ｌ上に位置付けられるようになっている。したがって、摩耗等の軸受領域の経時的な変化を生じても、センサユニット７０を構成するロータ４０の可動センサ要素（マグネット７１）とハウジングの固定センサ要素（磁気感知素子７２）との軸線Ｌに対する位置ずれを防止でき、ロータ４０の回転角度位置を高精度に検出することができる。
　特に、環状軸受面３２ａ´が凸状に湾曲した断面形状に形成されているため、ロータ４０の自動調芯作用を確保しつつも、環状当接面４２ａと環状軸受面３２ａ´との間の摺動抵抗を低減して、ロータ４０をより円滑に回動させることができる。

　図１０は、本発明に係る回転位置センサのさらに他の実施形態を示す断面図であり、前述の図７に示す実施形態におけるロータ４０の円板部４２の環状当接面４２ａの形状を変更したものである。したがって、前述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　この実施形態において、ロータ４０´は、図１０に示すように、円筒部４１、円板部４２、バネ受面４３、環状位置決め部４４、掛止溝４５、当接片４６等を備えている。
　環状当接面４２ａ´は、図１０に示すように、ガイド部材３０の環状軸受面３２ａに向けて凸状に湾曲した断面をなすように形成されている。

　この実施形態においても、前述同様に、ロータ４０´は、環状当接面４２ａ´がハウジング本体１０に含まれる環状軸受面３２ａに接触して、軸線Ｌ回りに回動自在に支持されており、環状当接面４２ａ´及び環状軸受面３２ａが軸線Ｌ上に頂点Ｐをもつ仮想円錐面Ｃ上に位置するため、ロータ４０´は自動調芯作用により常に軸線Ｌ上に位置付けられるようになっている。したがって、摩耗等の軸受領域の経時的な変化を生じても、センサユニット７０を構成するロータ４０´の可動センサ要素（マグネット７１）とハウジングの固定センサ要素（磁気感知素子７２）との軸線Ｌに対する位置ずれを防止でき、ロータ４０´の回転角度位置を高精度に検出することができる。
　特に、環状当接面４２ａ´が凸状に湾曲した断面形状に形成されているため、ロータ４０´の自動調芯作用を確保しつつも、環状当接面４２ａ´と環状軸受面３２ａとの間の摺動抵抗を低減して、ロータ４０´をより円滑に回動させることができる。

　図１１は、本発明に係る回転位置センサのさらに他の実施形態を示すものであり、前述の図８に示す実施形態におけるセンサユニット７０のマグネット７１の形状を変更したものである。したがって、前述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　この実施形態において、センサユニット７０´は、図１１に示すように、ロータ４０に埋設された可動センサ要素としてのマグネット７１´、回路基板６０に実装された固定センサ要素としての磁気感知素子７２等により形成されている。
　マグネット７１´は、図１１に示すように、二分されたマグネット７１ａ´，７１ｂ´により構成されて、ロータ４０の軸線Ｌが通る中央領域に埋設されている。マグネット７１ａ´，７１ｂ´は、図１１に示すように、所定厚みをなす円弧状に形成され、かつ、周方向において略半分がＮ極にかつ残りの略半分がＳ極に着磁されている。

　この実施形態においても、前述同様に、センサユニット７０´の可動センサ要素（マグネット７１´）及び固定センサ素子（磁気感知素子７２）が、ロータ４０の軸線Ｌが通る中央領域に配置されるため、すなわち、軸線Ｌを中心とした部品配置が可能になるため、構造の簡略化、小型化等を達成することができる。
　また、センサユニット７０´の固定センサ要素（磁気感知素子７２）が、ハウジング本体１０に対して着脱自在な回路基板６０に設けられているため、回路基板６０をハウジング（ハウジング本体１０）に嵌め込むだけで、センサユニト７０´の固定センサ要素（磁気感知素子７２等）をハウジングに固定することができ、全体として組み立てを容易に行うことができる。

　図１２は、本発明に係る回転位置センサのさらに他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態に対して、ガイド部材３０，３０´を廃止し、ハウジング本体１０´に軸受部１２´を一体的に形成したものである。尚、前述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　すなわち、この実施形態において、ハウジング本体１０´は、収容凹部１１ａ内に突出するように一体的に形成されて環状軸受面１２ａ´を画定する環状の軸受部１２´を備えている。
　環状軸受面１２ａ´は、ロータ４０の環状当接面４２ａを回動自在に支持するべく、図１２に示すように、軸線Ｌ上に頂点Ｐをもつ仮想円錐面Ｃの一部を画定するように、すなわち、円錐台の外周面を画定するテーパ面状に形成されている。

　　この実施形態においても、前述同様に、ロータ４０は、その環状当接面４２ａがハウジング本体１０´に含まれる環状軸受面１２ａ´に接触して、軸線Ｌ回りに回動自在に支持されており、環状当接面４２ａ及び環状軸受面１２ａ´が軸線Ｌ上に頂点Ｐをもつ仮想円錐面Ｃ上に位置するため、ロータ４０は自動調芯作用により常に軸線Ｌ上に位置付けられるようになっている。したがって、摩耗等の軸受領域の経時的な変化を生じても、センサユニット７０を構成するロータ４０の可動センサ要素（マグネット７１）とハウジングの固定センサ要素（磁気感知素子７２）との軸線Ｌに対する位置ずれを防止でき、ロータ４０の回転角度位置を高精度に検出することができる。
　特に、軸受部１２´がハウジング本体１０´に一体的に形成されているため、ハウジング本体１０´部品点数を削減することができ、構造を簡素化することができる。

　上記実施形態においては、回転体として、ハウジング（ハウジング本体１０及びハウジングカバー２０）内に収容されるロータ４０を示したが、これに限定されるものではなく、ハウジングの外部から内部に直接挿入されるシャフトＳであってもよい。
　上記実施形態においては、回転位置センサを適用する対象物として、スロットル装置ＳＭを示したが、これに限定されるものではなく、アクセルペダルの踏込み開度を検出するべくアクセルペダル装置に適用されてもよく、あるいは、その他の回転角度を検出する必要のある装置等に適用されてもよい。
　上記実施形態においては、ハウジングとして、ハウジング本体１０とハウジングカバー２０に二分されたものを示したが、これに限定されるものではなく、ロータ４０、復帰バネ５０等の組付けが可能である限り、一体型のハウジングを採用してもよい。
　上記実施形態においては、復帰バネ５０として、捩りバネを示したが、これに限定されるものではなく、ロータ４０を軸線Ｌ回りに回転付勢すると共に軸線Ｌ方向に付勢する作用を及ぼすものであれば、その他のバネを採用してもよい。
　上記実施形態においては、復帰バネ５０を含む場合を示したが、これに限定されるものではなく、回転位置センサから復帰バネ５０を廃止して外部の対象物側に設けた構成において、本発明を採用してもよい。

　以上述べたように、本発明の回転位置センサは、回転位置が検出されるロータあるいはシャフト等の回転体を、その軸受領域の摩耗等による経時的な変化を生じても、自動的に調芯作用が得られるように支持することができ、又、構造の簡素化、小型化等を達成することができるため、回転体の回転角度位置を高精度に検出する必要のある対象物であれば、エンジンに関連する装置に限らず、その他の機械関連の装置に、あるいは、電気関連の装置においても有用である。

Claims

　軸受部を有するハウジングと、
　前記軸受部により所定の軸線回りに回動自在に支持される回転体と、
　前記回転体の回転角度位置を検出するべく前記回転体に設けられた可動センサ要素及び前記ハウジングに設けられた固定センサ要素を含むセンサユニットと、を備え、
　前記回転体は、前記軸線を中心とする環状当接面を有し、
　前記軸受部は、前記軸線を中心としかつ前記環状当接面を受ける環状軸受面を有し、
　前記環状当接面及び環状軸受面の少なくとも一方は、前記軸線上に頂点をもつ仮想円錐面の一部を画定する環状テーパ面に形成されている、
回転位置センサ。
　前記ハウジングは、別個に形成されたガイド部材を含み、
　前記ガイド部材は、前記環状軸受面を有する、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の回転位置センサ。
　前記環状軸受面は、前記環状当接面に向けて凸状に湾曲した断面をなすように形成されている、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の回転位置センサ。
　前記回転体は、前記ハウジングの外部に配置されて回転角度を検出されるシャフトを連結する連結穴を有する、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の回転位置センサ。
　前記回転体は、前記軸線を中心とする円筒部と、前記円筒部の一端側に一体的に形成されて前記環状当接面を画定する円板部とを有し、
　前記ハウジングは、前記環状軸受面を含むハウジング本体と、前記ハウジング本体に対して着脱自在に形成されると共に前記円筒部を回動自在に支持する円筒軸受面を含むハウジングカバーと有する、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の回転位置センサ。
　前記ハウジングには、前記回転体を所定の角度位置に復帰させる復帰バネが配置され、
　前記復帰バネは、前記円筒部の周りでかつ前記円板部と前記ハウジングカバーの間に配置され、前記軸線方向に付勢力を及ぼすと共に前記軸線回りに付勢力を及ぼす捩りバネである、
ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の回転位置センサ。
　前記ハウジングカバーは、前記ハウジング本体に対して、スナップフィット結合されるように形成されている、
ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の回転位置センサ。
　前記センサユニットの可動センサ要素は、円板状に形成されたマグネットを含み、
　前記マグネットは、前記回転体の前記軸線が通る中央領域に埋設され、
　前記センサユニットの固定センサ要素は、前記マグネットから発せられる磁力線を通すと共に磁束密度の変化を感知し得る磁気感知素子を含み、
　前記磁気感知素子は、前記ハウジングの前記軸線が通る中央領域に配置されている、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の回転位置センサ。