JPH1062111A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ブラシ摺動部の配置を最適化し小型で精度の高
い回転角検出装置を提供する。 【解決手段】回転角検出装置は、ハウジング１及びカバ
ー５に回転自在に支持された回転体２と、該回転体２に
保持されて回転体２と共に円周方向に回転する複数個の
ブラシ３と、該各ブラシ３と対応接触し導通させられる
複数組の摺動抵抗体・固定接点対を形成する摺動抵抗体
群及び固定接点群を有する接点基盤４とを備え、各摺動
抵抗体・固定接点対は、回転中心を基準とする同一円周
上に延長して形成され、摺動抵抗体群は、回転中心を基
準とする同一角度の扇形範囲内に隣接並置され、各ブラ
シ３は、対応接触する摺動抵抗体と固定接点の間を同一
円周方向に跨って導通する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変抵抗式の回転
角検出装置に係り、特に、小型化と精度向上に好適な自
動車用の回転角検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転角検出装置は、例えば、特願
平６−９１５８９号公報に記載のように、導線に比べて
幅広の摺動抵抗体群及び固定接点群の両方が回転体の回
転中心を基準とした同一角度内に配され、ブラシは、導
通する摺動抵抗体と固定接点との間を半径方向に跨って
摺動している構成である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の回転角検出装置においては、摺動抵抗体群及び
固定接点群が多重に並設されているので、体格が大きく
なると言う問題がある。また、外力によってブラシと摺
動抵抗体との位置関係がずれ、抵抗値が変化して精度が
低下すると言う問題もある。

【０００４】従って、本発明の目的は、ブラシ、摺動抵
抗体群及び固定接点群の配置を最適化し、小型の回転角
検出装置を提供することにある。また、他の目的は、小
型でかつ高精度の回転角検出装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、回転体と共
に円周方向に回転するブラシと、該ブラシと接触し導通
させられる摺動抵抗体・固定接点対とを備える回転角検
出装置において、前記摺動抵抗体・固定接点対は、前記
ブラシの回転中心を基準とする同一円周上に延長して形
成され、前記ブラシは、前記同一円周上に延長した前記
摺動抵抗体と前記固定接点の間を前記同一円周方向に跨
って導通することによって達成される。

【０００６】また、他の特徴は、回転自在に支持された
回転体と、該回転体に保持されて回転体と共に円周方向
に回転する複数個のブラシと、該各ブラシと対応接触し
導通させられる複数組の摺動抵抗体・固定接点対を形成
する摺動抵抗体群及び固定接点群を有する接点基盤とを
備える回転角検出装置において、前記各摺動抵抗体・固
定接点対は、前記ブラシの回転中心を基準とする同一円
周上に延長して形成され、前記摺動抵抗体群は、前記回
転中心を基準とする同一角度の扇形範囲内に隣接並置さ
れ、前記各ブラシは、対応接触する前記摺動抵抗体と前
記固定接点の間を前記同一円周方向に跨って導通するに
ある。

【０００７】本発明によれば、ブラシ及び摺動抵抗体群
を円周方向に延展し半径方向を短縮するので、小形化が
図られる。また、摺動抵抗体群を集中形成するので、外
力によるずれの影響が少なくなり高精度化することがで
きる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照し説明する。図１は、本発明による一実
施例の回転角検出装置を示す断面図である。可変抵抗式
の回転角検出装置の主要部分の断面を示している。図２
は、本発明による一実施例の抵抗体トラックのパターン
を示す図である。図１に示す回転角検出装置の接点基盤
４の表面に形成されている３本の抵抗体トラック(以
下、トラックともいう)を構成する摺動抵抗体群７，固
定接点群８，電極群９及び各導線１０の配置が示されて
いる。図３は、図２に示す抵抗体トラックに接触するブ
ラシの形状を示す図である。図１〜図３を同時に参照し
て、本実施例の回転角検出装置の構成と動作について、
説明する。

【０００９】図において、外装を形成するハウジング１
は、回転体２の一端を回転自在に支持している。回転体
２は、複数本の可動接点としてのブラシ３を保持してい
る。また、回転体２に相対して(反対側にあって対面し
て)ハウジング１に組み込まれた、回転体２の他端を支
承する軸受部を有するカバー５は、導体形成部材として
の接点基盤４を固着保有している。該接点基盤４の表面
には、トラックが形成されており、トラック(の摺動抵
抗体７,固定接点８)にブラシ３が接触する。従って、回
転体２の回転に伴ってブラシ３が回転し、該ブラシ３が
トラックに接触しながら摺動するように構成されてい
る。本実施例では、３組の抵抗体トラック(摺動抵抗体
７,固定接点８,電極９及び導線１０)と３本のブラシ３
を有した構造の回転角検出装置が示されている。

【００１０】図２において、接点基盤４の表面にはトラ
ックの電極９が形成されていて、該電極９にはハウジン
グ１に保持されたコネクタ端子６が接続されており、該
コネクタ端子６より角度出力信号が図示されていない制
御装置に伝達される。本実施例では、３本の各トラック
毎に入力(＋)，グランド(−)，出力(出)の３種類の電極
が配されており、合計９個の電極群９にコネクタ端子６
が接続されている。

【００１１】また、トラックを形成する、３個の摺動抵
抗体７ａ，７ｂ，７ｃからなる摺動抵抗体群７と、３個
の固定接点８ａ，８ｂ，８ｃからなる固定接点群８と
が、同心状に配設され、かつ、後述する各ブラシ３(３
ａ，３ｂ，３ｃ)と対応接触し導通させられる複数組の
摺動抵抗体７と 固定接点８の対(７ａと８ａの対，７ｂ
と８ｂの対，７ｃと８ｃの対)は、 回転中心Ｓを基準と
する同一円周上に延長して円弧形状に形成されている。
そして、摺動抵抗体群７および固定接点群８は、導線１
０を介して所定の入力(＋)，グランド(−)，出力(出)の
３種類の電極群９に接続されている。尚、各導線１０の
幅は、摺動抵抗体７及び固定接点８の幅より小さい幅寸
法で構成されている。

【００１２】換言すれば、本実施例では、摺動抵抗体群
７としての摺動抵抗体７ａ，７ｂ，７ｃは、接点基盤４
(及び回転体２)の回転中心Ｓを基準にした 「同一角度Ｘ
の扇形範囲内に円弧状(同心円弧状)に隣接並置」されて
いる。また、摺動抵抗体７ａ,７ｂ，７ｃのそれぞれに
対応して摺動抵抗体・固定接点対を構成する固定接点群
８としてのそれぞれの固定接点８ａ，８ｂ，８ｃは、摺
動抵抗体７ａ,７ｂ,７ｃのそれぞれの同一円周を延長し
た軌跡上に対応して形成され、かつ、回転中心Ｓを基準
にした「角度Ｘを除いた他の異なる扇形範囲(例えば、角
度Ｘの扇形範囲外にあってそれぞれの角度Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ
₃の範囲に重ならない範囲)に円弧状に離間配置」されて
いる構成である。

【００１３】上記の構成とすれば、摺動抵抗体群７が形
成されている部位の基盤面幅Ｈは、ほぼ３個分の抵抗体
幅(摺動抵抗体７ａ，７ｂ，７ｃの幅)と２個分の抵抗体
隙間(７ａと７ｂの隙間と７ｂと７ｃの隙間)を合計した
寸法とすることができる。すなわち、接点基盤４におけ
るトラックが形成される最大幅寸法は、上記基盤面幅Ｈ
となる。したがって、接点基盤の半径方向に摺動抵抗体
群及び固定接点群が集中的に多重に並設されている従来
技術の回転角検出装置よりも、トラックが形成される半
径方向の最大幅寸法がほぼ１／２となり、本実施例の回
転角検出装置が小形化されることになる。なお、接点基
盤４の半径方向の寸法は、該基盤面幅Ｈに左右されるも
のである。

【００１４】図３には、回転体２とともに円周方向に回
転させられて、図２に示した接点基盤４の摺動抵抗体群
７及び固定接点群８に接触摺動し、それぞれ対応する摺
動抵抗体・固定接点対(７ａと８ａ，７ｂと８ｂ，７ｃ
と８ｃ)の間を導通する、各ブラシ３ａ，３ｂ，３ｃの
回転体２に固着されている構造が示されている。

【００１５】即ち、図２に示したように、導通させられ
る対応関係にある摺動抵抗体と固定接点とが、接点基盤
４(および回転体２)の回転中心Ｓを基準とする同一円周
上に延長して円弧形状に形成されているので、図３に示
すように、回転体２側に形成されるブラシ構造も、回転
体２(および接点基盤４)の回転中心Ｓを基準とした同一
円周上に延展した円弧形状に形成されている。換言すれ
ば、従来技術のブラシは、導通する摺動抵抗体と固定接
点との間を半径方向に跨って導通しているが、本発明に
よるブラシは、同一円周上に延長した摺動抵抗体と固定
接点との間を該同一円周方向に跨って導通していると言
える。

【００１６】すなわち、３本のトラックに接触する各ブ
ラシ３は、両方の延長円周端に設けられた２つのテール
部３ｍと、両テール部３ｍを電気的に導通するリード部
３ｎとから構成される。そして、ブラシとしての２つの
テール部３ｍは、当該ブラシが対応する摺動抵抗体７と
固定接点８の間を、同一円周方向に跨って当該摺動抵抗
体７と固定接点８の２箇所を摺動し導通する構造であ
る。この場合、２つのテール部３ｍは延長している同一
円周上にあるが、リード部３ｎは必ずしも同一円周上に
延長していなくても可である。

【００１７】また、図３に示すように、複数個のテール
部３ｍは、回転中心Ｓを基準とする同一円周上を概ね均
等配分するようにして形成(配置)されているので、テー
ル部３ｍの配置、即ち、ブラシ配置のバランスが取れ、
ブラシと摺動抵抗体との摺動接触が安定化するものであ
る。勿論、テール部３ｍが対応接触する摺動抵抗体７及
び固定接点８(図２に示すもの)も同一円周上を概ね均等
配分されている。

【００１８】次に、回転角検出装置の精度向上について
説明する。図２に戻って、回転角検出装置の回転体２
に、図示のＡ方向に外力が作用した場合を想定する。本
実施例では、摺動抵抗体群７が回転中心Ｓを基準とする
同一角度の扇形範囲内に集中して「隣接並置」されている
ので、外力Ａによってブラシと摺動抵抗体との位置関係
が円周方向(概ね回転方向)にずれた場合は、すべてのト
ラックに対してほぼ同等の回転角ずれとなり、それぞれ
の抵抗値の相対変化は同等となる。相対変化が同等なの
で各トラック間にて発生する角度出力信号の偏差を押さ
えることができる。したがって、外力による精度低下が
回避される。なお、従来技術の回転角検出装置では、ブ
ラシ配置のバランスを考慮して、外力Ａの軸方向に対し
各摺動抵抗体が左右に振り分けられた構成となってい
る。この場合は、外力によるずれによって、左右の摺動
抵抗体の抵抗値の変化が増減相反するので、角度出力信
号の偏差を押さえることができなかったものである。

【００１９】更に他の実施例では、回転角検出装置が実
装された状態において、該回転角検出装置の回転体２に
頻繁に与えられることが把握されている頻繁外力の方向
を、円弧形状に延展している摺動抵抗体群７の中央部の
接線方向(摺動抵抗体群７の中央部に直交する方向)とし
ての外力Ｂの方向に合致するようにして、 摺動抵抗体
群７を「隣接並置」する構成にする。このような構成であ
れば、外力Ｂによってブラシと摺動抵抗体との位置関係
が接線方向にずれても円周方向にはずれないので、抵抗
値の変化が少なく、抵抗値変化による精度低下が回避さ
れる。なお、回転角検出装置の抵抗値は、円周方向の回
転角によって定まるものである。

【００２０】ところで、図１〜図３で説明した上記実施
例では、一方のブラシ摺動部としての摺動抵抗体群の方
を角度Ｘの扇形範囲内に「隣接並置」した例を示したが、
全てのブラシ摺動部(摺動抵抗体群及び固定接点群)を
「離間配置」とする構成にすることができる。このような
構成であれば、精度向上の効果は薄いが、前述の基盤面
幅Ｈは、１個分の抵抗体幅と数本の導線幅及び隙間との
合計となり、幅寸法が最小となるので、小形化には好適
である。 また、摺動抵抗体群及び固定接点群の
両方を「隣接並置」した構成も可である。さらに、ブラシ
摺動部が一組の摺動抵抗体・固定接点対からなる構成で
あっても可である。

【００２１】すなわち、本発明による回転角検出装置の
特徴は、回転体と共に円周方向に回転するブラシと、該
ブラシと接触し導通させられる摺動抵抗体・固定接点対
とを備える回転角検出装置において、前記摺動抵抗体・
固定接点対は、回転中心を基準とする同一円周上に延長
して形成され、前記ブラシは、前記同一円周上に延長し
た前記摺動抵抗体と前記固定接点の間を前記同一円周方
向に跨って導通する構成にあると言える。

【００２２】次に、本発明による他の実施例の抵抗体ト
ラックとブラシについて説明する。図４は、 本発明に
よる他の実施例の抵抗体トラックの パターンを示す図
である。 図５は、 図４に示す抵抗体トラックに接触す
るブラシの形状を示す図である。本第２の実施例は、第
１の実施例の円盤状に対し、回転体２および接点基盤４
の形状を円筒状としたものである。

【００２３】図４において、 円筒(帯)状の接点基盤１
４上に、 摺動抵抗体１７と固定接点１８と電極１９と
導線２０とからなる抵抗体トラックが、３本形成されて
いる。そして、各摺動抵抗体・固定接点対は、回転中心
Ｓを基準とする同一円周上に延長して形成され、また、
摺動抵抗体群１７は、回転中心Ｓに対して同一角度Ｘの
扇形範囲内に円弧状に「隣接並置」されている。図５にお
いて、円筒状の回転体１２には、可動接点としてのブラ
シ１３が対応接触する摺動抵抗体１７と固定接点１８の
間を同一円周方向に跨って導通するように、円筒円周上
に固着されている。

【００２４】本実施例によれば、ブラシ及び摺動抵抗体
群が回転軸方向に展開されて、半径方向が短縮されるの
で、回転角検出装置の小形化に繋がるものである。さら
に、第２の実施例の構成であれば、外力による摺動抵抗
体１７上のブラシ接点部のずれが全てのトラックに同等
に作用するため、第１の実施例と同等以上に、外力の角
度出力信号への影響を回避することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、ブラシ摺動部の配置を
最適化することができるので、回転角検出装置を小型化
し、かつ精度向上する効果がある。また、複数検出信号
を持つ場合においても、小型化と精度向上に結び付ける
ことできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の回転角検出装置を示す
断面図である。

【図２】本発明による一実施例の抵抗体トラックのパタ
ーンを示す図である。

【図３】図２に示す抵抗体トラックに接触するブラシの
形状を示す図である。

【図４】本発明による他の実施例の抵抗体トラックのパ
ターンを示す図である。

【図５】図４に示す抵抗体トラックに接触するブラシの
形状を示す図である。

【符号の説明】

１…ハウジング、２，１２…回転体、３，３ａ，３ｂ，
３ｃ，１３…ブラシ、３ｍ，１３ｍ…テール部、３ｎ…
リード部、４，１４…接点基盤、５…カバー、６…コネ
クタ端子、７，７ａ，７ｂ，７ｃ，１７…摺動抵抗体
(摺動抵抗体群)、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，１８…固定接
点(固定接点群)、９，１９…電極(電極群) １０，２０…導線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体と共に円周方向に回転するブラシ
   と、該ブラシと接触し導通させられる摺動抵抗体・固定
   接点対とを備える回転角検出装置において、 前記摺動抵抗体・固定接点対は、前記ブラシの回転中心
   を基準とする同一円周上に延長して形成され、 前記ブラシは、前記同一円周上に延長した前記摺動抵抗
   体と前記固定接点の間を前記同一円周方向に跨って導通
   することを特徴とする回転角検出装置。
2. 【請求項２】回転自在に支持された回転体と、該回転体
   に保持されて回転体と共に円周方向に回転する複数個の
   ブラシと、該各ブラシと対応接触し導通させられる複数
   組の摺動抵抗体・固定接点対を形成する摺動抵抗体群及
   び固定接点群を有する接点基盤とを備える回転角検出装
   置において、 前記各摺動抵抗体・固定接点対は、前記ブラシの回転中
   心を基準とする同一円周上に延長して形成され、 前記摺動抵抗体群は、前記回転中心を基準とする同一角
   度の扇形範囲内に隣接並置され、 前記各ブラシは、対応接触する前記摺動抵抗体と前記固
   定接点の間を前記同一円周方向に跨って導通することを
   特徴とする回転角検出装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記摺動抵抗体群は、
   当該摺動抵抗体群の中央部の接線方向が頻繁外力の方向
   に合致するよう配置されていることを特徴とする回転角
   検出装置。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２において、前記ブ
   ラシのテール部は、前記同一円周上を概ね均等配分する
   よう形成されていることを特徴とする回転角検出装置。