JP4432809B2 - 回転角度検出装置 - 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等に用いられる回転角度検出装置に関するものである。
近年、自動車の高機能化が進む中、各種制御のため様々な回転角度検出装置を用いてステアリングの回転角度を検出するものが増えている。
このような従来の回転角度検出装置について、図４を用いて説明する。
図４は従来の回転角度検出装置の分解斜視図であり、同図において、１は外周に平歯車部１Ａが形成された回転体で、中央部には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する係合部１Ｂが設けられると共に、下面には略円筒状の摺接部１Ｃが形成されている。
そして、２は略箱型の絶縁樹脂製のケースで、底面には回転体１の摺接部１Ｃよりやや大きく、上方へ円筒状に突出した貫通孔２Ａが形成され、この貫通孔２Ａ内に摺接部１Ｃが挿通されて、回転体１がケース２に回転可能に装着されている。
また、３はケース２底面に回転可能に装着された第一の検出体で、この外周の平歯車部３Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、この第一の検出体３の中央には、磁石４がインサート成形等により装着されている。
さらに、５はケース２底面に回転可能に装着された第二の検出体で、外周には第一の検出体３の平歯車部３Ａとは歯数の異なる平歯車部５Ａが設けられ、この平歯車部５Ａが平歯車部３Ａに噛合すると共に、第二の検出体５の中央には、磁石６が装着されている。
そして、７は第一の検出体３及び第二の検出体５の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、両面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体３の磁石４との対向面には磁気検出素子８が、第二の検出体５の磁石６との対向面には磁気検出素子９が各々装着されている。
また、このように磁石４とこれに対向した磁気検出素子８、及び磁石６とこれに対向した磁気検出素子９によって、検出手段が各々形成されると共に、配線基板７にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子８、９に接続された制御手段１０が形成されて、回転角度検出装置が構成されている。
そして、このような回転角度検出装置は、制御手段１０がコネクタ（図示せず）等を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続されると共に、回転体１の係合部１Ｂにはステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。
以上の構成において、運転時にステアリングを回転すると、回転体１が回転し、これに連動して第一及び第二の検出体３と５が回転するため、これらの中央に装着された磁石４と６も回転して、この磁石４と６の変化する磁力を磁気検出素子８と９が検出し、これらの検出信号が制御手段１０へ出力される。
なお、この時、第一及び第二の検出体３と５は、平歯車部３Ａと５Ａの歯数が異なり回転速度が異なるため、各々の検出手段からの検出信号は、周期や位相の異なる検出信号となる。
そして、このような二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段１０が所定の演算を行って、回転体１即ちステアリングの回転角度を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力されて、様々な制御が行われるように構成されているものであった。
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。
特開２００５−３６２５号公報
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置においては、摺接部１Ｃがやや大きな径の貫通孔２Ａ内に挿通されて、回転体１がケース２に回転可能に装着されているため、この摺接部１Ｃと貫通孔２Ａとの隙間によって、回転体１の回転に偏心が発生し、第二の検出体５の回転に誤差が生じて、回転角度の高精度な検出が困難であるという課題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で、高精度な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
本発明の請求項１に記載の発明は、回転体またはこれに連動して回転する検出体の一方を、他方へ押圧する付勢手段を設けると共に、ケースの貫通孔に、挿通され押圧付勢された回転体の摺接部が常に当接する複数の突出部を形成したものであり、回転体または検出体を押圧付勢し、回転体の摺接部をケースの貫通孔の突出部に弾接させて、回転体を回転させることによって、回転体の偏心を防ぎ、誤差がなく、高精度な回転角度の検出が可能な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。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、複数の突出部を、付勢手段の押圧方向と対称位置に等間隔で形成したものであり、付勢力に対して回転体をバランスよく保持し、回転体の偏心を確実に防止することができるという作用を有する。
以上のように本発明によれば、簡易な構成で、高精度な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を実現できるという有利な効果が得られる。
以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
（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平面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１は外周に平歯車部１Ａが形成された絶縁樹脂または金属製の回転体で、中央部には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する係合部１Ｂが設けられると共に、下面には略円筒状の摺接部１Ｃが形成されている。
そして、１２は略箱型で絶縁樹脂製のケースで、底面には回転体１の摺接部１Ｃよりやや大きく、上方へ円筒状に突出した貫通孔１２Ａが形成され、この貫通孔１２Ａ内に摺接部１Ｃが挿通されて、回転体１がケース１２に回転可能に装着されている。
また、３はケース１２底面に回転可能に装着された絶縁樹脂または金属製の第一の検出体で、この外周の平歯車部３Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、この第一の検出体３の中央には、磁石４がインサート成形等により装着されている。
さらに、５はケース１２底面に回転可能に装着された第二の検出体で、外周には第一の検出体３の平歯車部３Ａとは歯数の異なる平歯車部５Ａが設けられ、この平歯車部５Ａが平歯車部３Ａに噛合すると共に、第二の検出体５の中央には、磁石６が装着されている。
そして、７は第一の検出体３及び第二の検出体５の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、両面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体３の磁石４との対向面には磁気検出素子８が、第二の検出体５の磁石６との対向面には磁気検出素子９が各々装着されている。
また、このように磁石４とこれに対向した磁気検出素子８、及び磁石６とこれに対向した磁気検出素子９によって、第一及び第二の検出手段１３と１４が各々形成されると共に、配線基板７にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子８、９に接続された制御手段１０が形成されている。
さらに、１５は付勢手段としての鋼または銅合金製のばねで、やや撓んだ状態で一端がケース１２底面に保持されると共に、他端が第一の検出体３に弾接して、第一の検出体３を回転体１方向へ押圧している。
また、回転体１の摺接部１Ｃが挿通されたケース１２の貫通孔１２Ａ内には、複数の突出部１２Ｂが、ばね１５による第一の検出体３の回転体１への押圧方向とは対称位置に等間隔で、つまり、第一の検出体３とは逆側の内周壁に、押圧方向と複数の突出部１２Ｂが各々１２０度の間隔になるように形成され、この複数の突出部１２Ｂに第一の検出体３に押圧された回転体１の摺接部１Ｃが弾接して、回転角度検出装置が構成されている。
そして、このような回転角度検出装置は、制御手段１０がコネクタ（図示せず）等を通して自動車本体の電子回路（図示せず）に接続されると共に、回転体１の係合部１Ｂにはステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。
以上の構成において、運転時にステアリングを回転すると、これに係合した回転体１が回転し、この外周の平歯車部１Ａに平歯車部３Ａが噛合した第一の検出体３、及び平歯車部３Ａに平歯車部５Ａが噛合した第二の検出体５が連動して回転する。
そして、第一及び第二の検出体３と５の中央に装着された磁石４と６も回転し、この磁石４と６の変化する磁力を磁気検出素子８と９が正弦波や余弦波の電圧波形からなる検出信号として各々検出して、漸次増加減少する鋸歯状波形の検出信号が制御手段１０へ出力される。
なお、この時、第一及び第二の検出体３と５は、平歯車部３Ａと５Ａの歯数が異なり回転速度が異なるため、第一及び第二の検出手段１３と１４からの検出信号は、周期や位相が異なる検出信号となる。
そして、このような二つの異なる検出信号と、回転体１や第一及び第二の検出体３、５の各々の歯数から、制御手段１０が所定の演算を行って、回転体１即ちステアリングの回転角度を検出し、これが自動車本体の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われる。
また、この時、ばね１５によって第一の検出体３に押圧された回転体１は、摺接部１Ｃ外周がケース１２の貫通孔１２Ａ内周ではなく、押圧方向に対して対称位置に等間隔で形成された複数の突出部１２Ｂに、常に弾接して回転する。
つまり、回転体１の摺接部１Ｃは、貫通孔１２Ａとの隙間の大小に関わりなく、外周が常に複数の突出部１２Ｂに弾接して回転するため、回転体１はがたつかず偏心せずに回転し、この回転が平歯車部１Ａから平歯車部３Ａに正確に伝わり、誤差がなく、高精度な回転角度の検出が行えるように構成されている。
このように本実施の形態によれば、第一の検出体３を回転体１へ押圧する付勢手段としてのばね１５を設けると共に、ケース１２の貫通孔１２Ａに、挿通された摺接部１Ｃが当接する複数の突出部１２Ｂを形成することによって、押圧付勢された回転体１の摺接部１Ｃが、常に複数の突出部１２Ｂに弾接して回転するため、回転体１が偏心せずに回転し、誤差がなく、高精度な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を得ることができるものである。
そして、この複数の突出部１２Ｂを、付勢手段の押圧方向と対称位置に等間隔で形成することによって、ばね１５の付勢力に対して回転体１をバランスよく保持できるため、回転体の偏心を確実に防止することができる。
なお、複数の突出部１２Ｂは、上記説明以外にも、第一の検出体３とは逆側の貫通孔１２Ａ内周壁に形成すれば、本発明の実施は可能であるが、押圧方向と複数の突出部１２Ｂが各々１２０度の等間隔に形成するのが、付勢手段の押圧方向に対し最もバランスよく回転体１を保持することができる。
なお、以上の説明では、ばね１５によって第一の検出体３を回転体１へ押圧する構成について説明したが、これとは逆に、図３の平面図に示すように、ばね１６によって回転体１を第一の検出体３へ押圧付勢すると共に、この押圧方向と対称位置に等間隔でケース１２の貫通孔１２Ａに複数の突出部１２Ｃを形成し、この突出部１２Ｃに回転体１の摺接部１Ｃを弾接させる構成としても、本発明の実施は可能である。
また、以上の説明では、回転体１や第一及び第二の検出体２と５の外周に各々平歯車部を設け、これらが噛合することによって互いに連動して回転する構成として説明したが、このような平歯車以外にも、回転体や検出体の外周に回転を伝達できる凹凸部や、ゴム等の高摩擦部を形成して、互いに連動して回転するように構成してもよい。
本発明による回転角度検出装置は、誤差がなく、高精度な回転角度の検出が可能なものが得られ、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に有用である。
本発明の一実施の形態による平面図 同分解斜視図 同他の実施の形態による平面図 従来の回転角度検出装置の分解斜視図
符号の説明
１ 回転体
１Ａ 平歯車部
１Ｂ 係合部
１Ｃ 摺接部
３ 第一の検出体
３Ａ 平歯車部
４、６ 磁石
５ 第二の検出体
５Ａ 平歯車部
７ 配線基板
８、９ 磁気検出素子
１０ 制御手段
１２ ケース
１２Ａ 貫通孔
１２Ｂ、１２Ｃ 突出部
１３ 第一の検出手段
１４ 第二の検出手段
１５、１６ ばね

Claims (2)

  1. 下面に略円筒状の摺接部が形成され、ステアリングに連動して回転する回転体と、貫通孔に上記摺接部が挿通され、上記回転体が回転可能に装着されたケースと、上記回転体に連動して回転する検出体と、この検出体の回転を検出信号として検出する検出手段と、この検出手段からの検出信号により上記回転体の回転角度を検出する制御手段からなり、上記回転体または上記検出体の一方を他方へ押圧する付勢手段を設けると共に、上記ケースの貫通孔に押圧付勢された上記回転体の摺接部が常に当接する複数の突出部を形成した回転角度検出装置。
  2. 複数の突出部を、付勢手段の押圧方向と対称位置に等間隔で形成した請求項１記載の回転角度検出装置。
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