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Title:
ANGLE DETECTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/069487
Kind Code:
A1
Abstract:
An angle detector which can suppress strange feeling of the user of vehicle during rotary operation of a member to be operated. The angle detector comprises a yoke (magnetic member)(4) with a magnet (magnetic member)(3) having a first gear (2) which rotates depending on the amount of operation of a throttle grip (a member to be operated)(1), a Hall IC (magnetic detection means)(5) for detecting variation in magnetic field strength incident to rotation of the yoke (4), a rotating body (rotating member)(7) having a second gear (6) which rotates as the first gear (2) rotates and rotating about a central axis of rotation different from that of the yoke (4), a case (frame)(9) having a cavity (8) for encasing the yoke (4), the Hall IC (5) and the rotating body (7), and a spiral spring (resilient member)(10) having one end secured to the rotating body (7) and the other end secured to the case (9) and urging the throttle grip (1) to the initial position wherein the first and second gears (2, 6) are helical gears.

Inventors:
NAGUMO TOMOHIRO
Application Number:
PCT/JP2008/070836
Publication Date:
June 04, 2009
Filing Date:
November 17, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NIPPON SEIKI CO LTD (JP)
NAGUMO TOMOHIRO
International Classes:
G01B7/30; G01D5/14
Foreign References:
JP2007248275A2007-09-27
JP2001165698A2001-06-22
JP2005055392A2005-03-03
JP2002340510A2002-11-27
JPS63129805U1988-08-24
JPH02124507U1990-10-15
JPH0663769B21994-08-22
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Claims:
被操作部材の操作量に応じて回動する第1の歯車を有する磁性部材と、この磁性部材の回動に伴う磁界強度の変化を検出する磁気検出手段と、前記第1の歯車の回動に伴って回動する第2の歯車を有するとともに前記磁性部材の回動中心軸とは異なる回動中心軸を中心として回動する回動部材と、前記磁性部材と前記磁気検出手段と前記回動部材とを収納する枠体と、一方の端部が前記回動部材に固定されるとともに他方の端部が前記枠体に固定され、前記被操作部材を初期位置に付勢する弾性部材と、を備え、前記第1、第2の歯車をはすば歯車としたことを特徴とする角度検出器。
前記第1、第2の歯車の歯のねじれ角を45度としたことを特徴とする請求項1に記載の角度検出器。
Description:
角度検出器

 本発明は、自動車や二輪車を代表とする 種車両の被操作部材の操作量(回動角)を検 する角度検出器に関するものである。

 従来の角度検出器は、オートバイ等の被操 部材であるスロットルグリップに設けられ 角度検出器として用いられる場合があり、 の構成としては、第1の歯車を有しスロット ルグリップの操作量に応じて回動する第1の 動部材と、前記第1の歯車に連結される第2の 歯車を有し第1の回動部材の回動中心軸とは なる他の回動中心軸を中心として回動する 2の回動部材と、前記第2の回動部材の回動位 置を検出する位置検出手段と、前記第1,第2の 回動部材と前記位置検出手段とを収納する枠 体と、前記第1の回動部材を初期位置に付勢 る弾性部材と,を備えたものである(例えば、 特許文献1参照)。

実開平3-48304公報

 しかしながら、このような角度検出器は 前記第1、第2の歯車の噛み合いによって振 が発生し、この振動が運転者に伝わってし い、スロットルグリップの回動操作時に違 感を与えてしまうといった問題点を有して る。

 そこで、本発明は前述した問題点に着目 、車両利用者に被操作部材の回動操作時の 和感を抑制することが可能な角度検出器を 供することを目的とする。

 本発明は、被操作部材の操作量に応じて 動する第1の歯車を有する磁性部材と、この 磁性部材の回動に伴う磁界強度の変化を検出 する磁気検出手段と、前記第1の歯車の回動 伴って回動する第2の歯車を有するとともに 記磁性部材の回動中心軸とは異なる回動中 軸を中心として回動する回動部材と、前記 性部材と前記磁気検出手段と前記回動部材 を収納する枠体と、一方の端部が前記回動 材に固定されるとともに他方の端部が前記 体に固定され、前記被操作部材を初期位置 付勢する弾性部材と、を備え、前記第1、第 2の歯車をはすば歯車としたものである。

 また、本発明は、前記第1、第2の歯車の のねじれ角を45度としたものである。

 本発明によれば、所期の目的を達成でき 車両利用者に被操作部材の回動操作時の違 感を抑制することが可能な角度検出器を提 することができる。

本発明の第1実施形態によるスロットル 開度検出装置の断面図。 図1中A-A線の断面図。 同実施形態による磁性部材を示す図。

符号の説明

  1  スロットルグリップ(被操作部材)
  2  第1の歯車
  3  磁石
  4  ヨーク(磁性部材)
  5  ホールIC(磁気検出手段)
  6  第2の歯車
  7  回動体(回動部材)
  8  空洞部
  9  ケース(枠体)
 10  渦巻きばね(弾性部材)
  T  スロットル開度検出装置

 以下、添付図面に基づいて本発明の第1実 施形態を説明する。第1実施形態は、本発明 角度検出器を、例えば二輪車のハンドルバ に回動可能に設けられたスロットルグリッ の操作量を検出するスロットル開度検出装 に適用したものである。

 本実施形態のスロットル開度検出装置Tは 、スロットルグリップ(被操作部材)1の操作量 に応じて回動する第1の歯車2を有する磁石(磁 性部材)3を備えたヨーク(磁性部材)4と、この 石3とヨーク4との回動に伴う磁界強度の変 を検出するホールIC(磁気検出手段)5と、第1 歯車2の回動に伴って回動する第2の歯車6を するとともにヨーク4の回動中心軸R1とは異 る他の回動中心軸R2を中心として回動する回 動体(回動部材)7と、ヨーク4とホールIC5と回 体7とを収納する空洞部8を有するケース(枠 )9と、一方の端部が回動体7に固定されると もに他方の端部がケース9に固定され、スロ トルグリップ1を初期位置に付勢する渦巻き ばね(弾性部材)10とを備えたものである。な 、14は、ホールIC5からの電気信号を図示しな い外部制御部であるエンジンコントロールユ ニットに伝達するための複数の電気コードで あり、15は、ホールIC5を搭載する回路基板で る。

 スロットルグリップ1は、二輪車のスロッ トル開度を調整するものであり、ポリアセタ ール等の合成樹脂材料からなり、二輪車のハ ンドルバー11の外周部を覆うように取り付け れ、ケース9の空洞部8内に収納される第1の 部1aと、この第1の鍔部1aの右方において第1 鍔部1aとは所定間隔を設けて並設される第2 鍔部1bとを備え、第2の鍔部1bは、ケース9と 述するラバーグリップ12との間に介在する 成となっている。そして、本実施形態では 第1の鍔部1aの外周部1cが、後述する被検出体 13の環状溝部と嵌め合わされることで、スロ トルグリップ1の操作量(回動操作)に応じて 検出体13が連動して回動する構成となって る。

 1d、1eは、第1の鍔部1aの外周部1cから外側 向けて、突出形成されたフランジであり、 のうち、図2中、右側に位置するフランジ1d 、スロットルグリップ1が初期位置である回 動始点に戻った際(つまり、スロットルグリ プ1の回動操作が解除された際)に、ケース9 後述するスロットルグリップ1の回動始点を 定するストッパ16と当接するとともに、被 出体13と当接するものである。また、図2中 左側に位置するフランジ1eは、スロットルグ リップ1が回動終点まで操作した際に、ケー 9の後述するスロットルグリップ1の回動終点 を規定するストッパ16aと当接するものである 。

 また、図1中、鍔部1bの右側には、スロッ ルグリップ1の外周部を覆うようにゴム材か らなるラバーグリップ12が取り付けられてい 。従って、前記運転者がラバーグリップ12 把持して操作すると、スロットルグリップ1 回動し、これによりスロットルグリップ1の 鍔部1aに設けたフランジ3dが被検出体13に当接 し、被検出体13を回動させるようになってい 。

 被検出体13は、スロットルグリップ1の操 量に応じて回動するものであり、磁石3とヨ ーク4及び樹脂フレーム13aとから構成されて る。本実施形態では、ヨーク4は一対で、樹 フレーム13aを挟んで保持しており、磁石3も 一対で、樹脂フレーム13aに設けた後述する2 の貫通孔部13bに各々埋設され一対のヨーク4 で閉磁気回路Mを形成するものである。

 磁石3は、例えばサマリウム-コバルト等 磁性材料からなり、磁界を発生するもので る。本実施形態では、略円板状(略円柱形状) に成形された第1の磁石3aと、この第1の磁石3a と同一形状、同一板厚の第2の磁石3bとからな り、各磁石3a、3bは樹脂フレーム13aの貫通孔 13bにそれぞれ埋設され、その磁力(前記磁気 結合力)によってヨーク4と磁気的に結合保 してなるものである。

 ヨーク4は、略半円環板状からなる第1の ーク4aと、この第1のヨーク4aと同一形状、同 一板厚であって、第1のヨーク4aとは所定の一 定間隔を有して対向するように配設される第 2のヨーク4bとからなる。各ヨーク4a、4bは、 もに鉄等の金属材からなり、打ち抜き加工 により形成され、ヨーク4aは、樹脂フレーム 13aの後述する第1の載置部13c上に載置され、 ーク4bは、同様に樹脂フレーム13aの後述する 第2の載置部13d上に載置されている。

 各磁石3a、3bと各ヨーク4a、4bとで磁気ヘ ド(磁性部材)Hを構成している。磁石3a、3bは 対向配置される各ヨーク4a、4bにおける両端 部の間においてN極、S極が互いに反対向きを すように着磁されているため、各磁石3a、3b と各ヨーク4a、4bとにより閉磁気回路Mが形成 れることになる。

 具体的には、図3に示すように第1の磁石3a は、第1のヨーク4a側がN極、第2のヨーク4b側 S極となるように着磁され、これとは逆に、 2の磁石3bは、第2のヨーク4b側がN極、第1の ーク4a側がS極となるように着磁されており 各磁石3a、3bの発する磁場が、各ヨーク4a、4b に各々誘導されることで、図3中、矢印で示 方向には各ヨーク4a、4bと各磁石3a、3bとで略 ループ状の閉磁気回路Mが形成されるように っている。

 樹脂フレーム13aは、合成樹脂材料からな 、スロットルグリップ1の外周部1cの図2中下 側を覆うように略半円環板状に形成される。 かかる樹脂フレーム13aは、樹脂フレーム13aの 両端で、かつ側面中央から外方に突出し、ベ ース部よりも肉薄の一対のフランジ部13eを備 えている。各フランジ部13eには、各磁石3a、3 bを配設(埋設)すべく形成された円形の貫通孔 部13bと、各ヨーク4a、4bを載置すべく切り欠 形成された段部からなる第1、第2の載置部13c 、13dとが形成されている。

 なお、13fは、スロットルグリップ1の外周 部1cと嵌合する略凹部形状からなる溝部であ 、さらに、本実施形態では、スロットルグ ップ1側であって、ベース部の長手方向に沿 い延びる一側面13gには、ベース部の外形形状 に対応するように略半円環板状の延長部13hが 連続形成されており、この延長部13hの外周側 には、適宜数の連続歯が形成された第1の歯 2が形成されている。第1の歯車2は、スロッ ルグリップ1の操作量に応じて回動するもの る。この第1の歯車2の歯は、はすば歯車で り、第2の歯車6と噛み合うものである。また 、第1の歯車2の歯のねじれ角は、45度である

 なお、樹脂フレーム13aは、スロットルグ ップ1のフランジ1d、1eとの間に位置してお 、スロットルグリップ1の回動中心軸R1を中 としたフランジ1d、1eとでなす角度は、樹脂 レーム13aの占める角度より大きいため、ス ットルグリップ1のフランジ1d、1eと樹脂フ ーム13aとの間に空間を形成している。

 ホールIC5は、閉磁気回路Mの内部に配設さ れ、閉磁気回路Mの内部に生じる漏洩磁界を 出するものである。スロットルグリップ1の 作量に応じて回動する磁石3とヨーク4との 動動作に伴う磁界強度の変化を検出する。 ールIC5は、各ヨーク4a、4b間に位置しており 各ヨーク4a、4b並びにこれを磁気結合してな る各磁石3a、3bの回動に伴う前記漏洩磁界の 化を電気信号に変換し、かかる電気信号を 気コード14を通じて外部に出力するものであ る。なお、本実施形態の場合、ホールIC5は、 各磁石3a、3bの回動軌道上に配設されている のの、回動する各磁石3a、3bとは、当接(接触 )しないようになっている。なお、本実施形 では、磁気検出手段として、ホールIC5を用 ているが、本実施形態に限定されるもので なく、MR素子(半導体磁気抵抗素子)等を用い もよい。

 回転体7は、合成樹脂材料からなり、断面 略凸形状に形成され、図1中右側に円盤部7aと 、この円盤部7aの図1中左側に突出する略円柱 形状の突出部7bとを備え、円盤部7aの外周部 は、適宜数の連続歯が形成された第2の歯車6 が形成されている。この第2の歯車6は、はす 歯車であり、第1の歯車2と噛み合うもので る。また、第2の歯車6の歯のねじれ角は、45 である。回転体7は、第1の歯車2と噛み合い 脂フレーム13aの回動に伴い回動する。

 また、7cは、突出部7bの形成される方向と は反対側となる円盤部7a右側の略中央部に形 された凸形状からなる第1の突起部であり、 7dは、突出部7bの略中央部に突出形成された 形状からなる第2の突起部であり、各突起部7 c、7dが、ケース9形成される後述する第1、第2 の位置決め孔にそれぞれ位置決めされること で、回転体7がケース9に対して回動可能に保 されるようになっている。そして、回転体7 は、その回転中心軸R2がスロットルグリップ1 の回動中心軸R1に対して略平行となるように ース9に配設される。また、渦巻きばね10の 述する一方の端部を位置決め固定するため 略円形の貫通孔7eが形成されている。

 ケース9は、アルミニウム等の非磁性金属 材料をはじめとする各種金属材料もしくは合 成樹脂材料からなり、上側ケース9aと下側ケ ス9bとに分割形成されている。上側ケース9a と下側ケース9bとの間に形成される空洞部8は 、被検出体13、ホールIC5及び回転体7などの各 部材を収納している。

 上側ケース9aは、所定間隔を隔てて対向 置される一対の半円状平板部9c、9dと、各半 状平板部9c、9dの曲面側開口を塞ぐ曲面壁部 9eとから主に構成されている。なお、9fは、 ロットルグリップ1の回動操作時にスロット グリップ1に設けたフランジ1d、1eが当接し 、スロットルグリップ1の回動位置を規制す スロットルグリップストッパ16、16a及び被 出体ストッパ17を備えた突部であり、この突 部9fは、曲面壁部9eに一体的に形成されてい 。スロットルグリップストッパ16は、スロッ トルグリップ1の回動始点を規定するもので り、スロットルグリップストッパ16aは、ス ットルグリップ1の回動終点を規定するもの あり、被検出体ストッパ17は、被検出体13の 回動始点を規定するものである。

 一方、下側ケース9bは、所定間隔を隔て 対向配置される一対の略矩形状からなる第1 第2の平板部9g、9hと、第1の歯車2側となる各 平板部9g、9hの上部側開口を除いた他の開口 ある下部側開口及び一対の側部側開口を塞 略「コ」字形状の壁部9iとから主に構成され ている。なお、上側ケース9a、下側ケース9b 、非磁性金属材料からなる図示しないボル 等の適宜固定手段によって固定される。

 下側ケース9bの第1の平板部9gには、回転 7の第1の突起部7cを位置決め固定するための 1の位置決め穴9jが形成され、第2の平板部9h は、回転体7の第2の突起部7dを位置決め固定 するための第2の位置決め孔9kとが形成されて いる。また、渦巻きばね10の後述する他方の 部を位置決め固定するための第2の穴部9mが 成されている。

 渦巻きばね10は、被検出体13を回動始点( 期位置)まで復帰するものであり、本実施形 では、図2中、反時計回り方向に回動する力 を被検出体13に加えている。

 渦巻きばね10は、突出部7bを取り囲むよう に配設される金属製のコイルばねであり、こ の渦巻きばね10は、円盤部7a側に延びる一方 端部10aが円盤部7aに設けられた貫通孔7eを貫 し固定される。一方、第2の突起部7dの突出 向に延びる渦巻きばね10の他方の端部10bは 下側ケース9bの第2の穴部9mに差し込まれて位 置決め固定される。

 回路基板15は、ガラスエポキシ等の絶縁 料からなる略矩形状の基板に所定の配線パ ーンが形成されており、ヨーク4と下側ケー 9bとの間に配設され、ホールIC5やコンデン 等からなる図示しない電子部品等が半田等 より電気的に固定されている。かかる回路 板15には、ホールIC5からの前記電気信号を図 示しない外部制御部であるエンジンコントロ ールユニットに伝達するための複数の電気コ ード14が備えられ、各電気コード14は、回路 板15の所定箇所に半田により電気的に接続さ れ、前記エンジンコントロールユニットと接 続される。

 そして、本実施形態の場合、ホールIC5と 路基板15とには、図示しないハウジング内 収納された後、前記ハウジング内にエポキ 樹脂等からなる図示しない封止部材を充填 ることで配設固定される。また、前記ハウ ングは、ケース9の下側ケース9bに熱溶着等 より固着されている。以上の各部により、 ロットル開度検出装置Tが構成される。

 かかる実施形態によれば、スロットルグ ップ1の回動操作に応じて、被検出体13が、 動中心軸R1を中心として所定角度回動でき ようになっている。従って、磁石3とヨーク4 とで形成される閉磁気回路Mが移動するので 閉磁気回路M内部に生じる前記漏洩磁界の変 (出力電圧の変化)をホールIC5で検出できる すなわち、ホールIC5から出力される前記出 電圧によりスロットルグリップ1の操作量(回 動角)を検出できる。

 本実施形態では、渦巻きばね10によって 被検出体13を回動始点まで復帰するものであ り、被検出体13を構成する樹脂フレーム13aの ランジ部13eがスロットルグリップ1のフラン ジ1dに当接して、スロットルグリップ1を回動 始点方向に復帰する。 被検出体13は、フラ ジ13bが被検出体ストッパ17に当接して、復帰 方向への回動が停止する。この時、スロット ルグリップ1のフランジ1dはスロットルグリッ プストッパ16に当接せず、スロットルグリッ 1は、スロットルグリップストッパ16と、被 出体ストッパ17に当接した被検出体13との間 で、被検出体13が回動しないために被検出体1 3の回動に伴う信号が出力されない状態で、 動可能となる。

 以上のように、第1の歯車2と第2の歯車6と をはすば歯車としたことによって、第1、第2 歯車2、6の歯車同士の噛み合いによって生 る振動を抑制することができ、車両利用者 被操作部材の操作時の違和感を抑制するこ が可能なスロットル開度検出装置Tを提供す ことができる。

 また、はすば歯車である第1、第2の歯車2 6の歯のねじれ角を45度としたことによって スロットルグリップを順回転、逆回転操作 た場合でも、各第1、第2の歯車2、6の回動中 心軸R1、R2の軸方向に加わる力を同等とする とができ、よりいっそう車両利用者に被操 部材の操作時の違和感を抑制することが可 なスロットル開度検出装置Tを提供すること できる。

 なお、第1、第2の歯車2、6の歯のねじれ角 は、本実施形態の45度に限定されるものでは く、スロットルグリップを順回転、逆回転 作した場合に、車両利用者に被操作部材の 作時の違和感を抑制することできるもので ればよい。この場合、第1、第2の歯車2、6の 歯のねじれ角は、30~60度の範囲であれば、車 利用者に被操作部材の操作時の違和感を抑 することできる。

 なお、本実施形態では、二輪車のスロッ ル開度検出装置Tであったが、本実施形態に 限定されるものではなく、自動車などの四輪 車のスロットル開度検出装置に適用してもよ い。

 本発明は、自動車や二輪車を代表とする 種車両の被操作部材の操作量(回動角)を検 する角度検出器に利用が可能であり、特に 二輪車等の手で操作するスロットルグリッ の操作量を検出する角度検出器への利用が 能である。