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Title:
ROTATION DETECTION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/093558
Kind Code:
A1
Abstract:
A rotation detection device having a simplified structure and enhanced detection accuracy. The rotation detection device (A) has a magnet (3) provided on a shaft member (2) rotated by rotation of a rotation body, and the rotation detection device (A) detects, by using a magnetism conversion element (4), a magnetic force variation caused by rotation of the magnet (3). Also, the rotation detection device (A) has a first receiving section (1i) where the shaft member (2) is rotatably provided and a second receiving section (1m) where the magnetism conversion element (4) is placed via a circuit board (5). The first and second receiving sections (1i, 1m) are integrally provided in a housing (1) so as not to communicate with each other.

Inventors:
TANAKA TOMOYUKI
Application Number:
PCT/JP2008/050734
Publication Date:
August 07, 2008
Filing Date:
January 22, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NIPPON SEIKI CO LTD (JP)
TANAKA TOMOYUKI
International Classes:
G01D5/18
Foreign References:
JPS6358264A1988-03-14
JP2002206945A2002-07-26
JP2004264089A2004-09-24
JPH01211818A1989-08-25
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Claims:
回転体の回転を受けて回転するシャフト部材に磁石を配設し、前記磁石の回転による磁力変化を磁気検出素子により検出する回転検出装置であって、前記シャフト部材を回転可能に配設する第1の収納部と、前記磁気変換素子を回路基板を介して配設する第2の収納部とを互いに連通しないように一体にハウジングに設けたことを特徴とする回転検出装置。
前記第2の収納部は、前記磁気変換素子を収納する凹部を備えてなることを特徴とする請求項1に記載の回転検出装置。
前記シャフト部材に段差部を設け、前記段差部に座金を配設し、前記第1の収納部の上端部の少なくとも一部分を前記座金方向にかしめることで、前記第1の収納部に対して前記シャフト部材をスラスト規制してなることを特徴とする請求項1に記載の回転検出装置。
前記第2の収納部に硬化樹脂が充填されてなることを特徴とする請求項1に記載の回転検出装置。
Description:
回転検出装置

 本発明は、被検出体の動作角度を検出す 回転検出装置に関するものであって、例え 自動車のスロットルポジションセンサやス アリング角度センサに好適である。

 従来の回転検出装置は、特許文献1に開示さ れるものが知られている。この回転検出装置 は、回転体の回転を受けて回転するシャフト 部材に磁石を配設し、この磁石の回転による 磁力変化を磁気検出素子により検出するもの であり、前記シャフト部材を配設するケース 体と、前記磁気変換素子を備える回路基板を 配設するホルダとを別体に設ける構造を採用 している。

特開2005-106781号公報

 しかしながら、このような回転検出装置 、前記ケース体と前記ホルダとを別体に設 るために構造が複雑になり、構成部品が多 なることから前記磁気変換素子の検出精度 低下し、正確な磁力変化を検出できず、検 精度が低下する虞があるといった問題点を している。

 そこで、本発明は前述した問題点に着目 、構造を簡素化し、検出精度を向上させる とが可能な回転検出装置を提供することを 的とする。

 本発明は、回転体の回転を受けて回転す シャフト部材に磁石を配設し、前記磁石の 転による磁力変化を磁気検出素子により検 する回転検出装置であって、前記シャフト 材を回転可能に配設する第1の収納部と、前 記磁気変換素子を回路基板を介して配設する 第2の収納部とを互いに連通しないように一 にハウジングに設けたものである。

 また、本発明は、前記第2の収納部は、前 記磁気変換素子を収納する凹部を備えてなる ものである。

 また、本発明は、前記シャフト部材に段 部を設け、前記段差部に座金を配設し、前 第1の収納部の上端部の一部分を前記座金方 向にかしめることで、前記第1の収納部に対 て前記シャフト部材をスラスト規制してな ものである。

 また、本発明は、前記第2の収納部に硬化 樹脂が充填されてなるものである。

 本発明によれば、所期の目的を達成でき 構造を簡素化し、検出精度を向上させるこ が可能な回転検出装置を提供することがで る。

本発明の実施形態による回転検出装置 示す断面図。 同実施形態による回転検出装置の各構 部品を分解して示す断面図。

符号の説明

 A  回転検出装置
 1  ハウジング
 1a 基部(筒状部)
 1b 上端部
 1d 下端部
 1e 環状壁部
 1f 収納部(凹部)
 1i 空洞部(第1の収納部)
 1j 環状溝部
 1m 空間部(第2の収納部)
 2  シャフト部材
 2a ベース部(円筒部)
 2c 第1の凹部
 2d 第2の凹部
 2f 第1の載置面(段差部)
 2i 環状凹部
 2k 環状平坦面
 3  磁力発生部材(磁石)
 4  磁気変換素子
 5  回路基板
 6  磁性部材
 7  充填部材
10  Oリング
11  座金
 L  回転中心軸

 以下、添付図面に基づいて本発明の実施 態を説明する。図1,図2は、本発明の実施形 を示すもので、以下、これらに基づいて本 明の実施形態を例えば車両に搭載されるス アリングの回転角度を検出する回転検出装 に適用した場合について説明する。

 図1,図2において、本実施形態による回転 出装置Aは、ハウジング1と、シャフト部材2 、磁石(磁力発生部材)3と、磁気変換素子4と 、回路基板5とから主に構成される。

 ハウジング1は、ポリブチレンテレフタレ ート等の熱可塑性樹脂材料からなり、略円筒 形状に形成された基部(筒状部)1aを備えてい 。この筒状部1aによって、シャフト部材2を 転可能に配設する第1の収納部である空洞部1 iが形成されている。

 また、空洞部1iを形成する筒状部1aの上端 部1bには、後述する座金をかしめ固定するた の一対のかしめ片1cが突出形成されている

 また、各かしめ片1cの形成される箇所と 反対側となる筒状部1aの下端部1dには、回路 板5の周囲を取り巻く環状壁部1eが延長形成 れている。つまり、環状壁部1eによって、 2の収納部である空間部1m内に磁気変換素子4 回路基板5とが配設される。

 そして、第1の収納部である空洞部1iと第2 の収納部である空間部1mとは、ハウジング1に 一体に設けられている。

 なお、1fは、回路基板5に実装される磁気 換素子4を収納するための略袋形状(断面略 部形状)からなる収納部(凹部)であり、第1の 納部である空洞部11内に突出形成された突 部1n内に設けられている。かかる突出部1nは その開口端部1gが略円環板形状に形成され 連結部1hを介して筒状部1aの下端部1dと連結 れる構成となっている。言い換えると、収 部1fは、筒状部1aの内部空間となる空洞部1i 配設されるシャフト部材2の後述する第2の凹 部に収納されているとも言える。また、第1 収納部である空洞部1iと第2の収納部である 間部1mとを、突出部1n、連結部1hとで互いに 通しないように区切るものである。

 また、1jは、リング状の磁性部材6の外周 を配設固定するために切り欠き形成された 状溝部であり、この環状溝部1jは、筒状部1a の内部空間となる空洞部1iの内壁面を切り欠 ことで得られるものである。なお、1kは、 述する座金の外縁部を支持する受部であり この受部1kは、上端部1bに設けられ、シャフ 部材2をハウジング1に収納した際に、シャ ト部材2の後述する第1の載置面と略同一面上 に位置するようになっている。

 そして、本実施形態の場合、ハウジング1 と磁性部材6とは、インサート成形によって 体的に形成されている。あるいは、磁性部 6をハウジング1の環状溝部1jに圧入固定する とで、ハウジング1と磁性部材6とを一体的 形成してもよい。このようにハウジング1と ング状磁性部材6とを一体形成した場合、リ ング状磁性部材6の内周側上端面は、シャフ 部材2をハウジング1に収納した際に、シャフ ト部材2の後述する平坦面と当接することか 、前記平坦面を支持する支持部としての機 を有している。

 シャフト部材2は、ポリアセタール等の合 成樹脂材料からなり、断面略「H」字形状に 成され、略円筒形状からなるベース部(円筒 )2aと、この円筒部2aの内部空間領域を上下 分割すべく配設される円板部2bとを備えてい る。つまり、円筒部2aは、その内部空間領域 略中央部に円板部2bを介在させたことによ て、ともに略円筒カップ形状からなる円筒 2aの上方に形成される第1の凹部2cと、円筒部 2aの下方に形成される第2の凹部2dとを備える

 略円筒カップ型の第1の凹部2cの先端部2e( い換えると、前記座金の図中上側に突出し いる第1の凹部2cの先端部2e箇所)は、被検出 (回転体)であるステアリングに直接または ア等の部材を介して接続される。これによ 先端部2eは、前記ステアリングの回転と同期 してシャフト部材2を回転させるための回転 力部(回転伝達部)としての機能を有している 。

 なお、第1の凹部2cの外壁面には、先端部2 eの下方に階段形状からなる第1,第2の載置面2f ,2gがそれぞれ形成されており、先端部2eに隣 している第1の載置面2fは、前記座金の内縁 を載置するため段差部であり、第1の載置面 2fよりも一段低い位置に位置する第2の載置面 2gは、後述するOリングを載置するためのもの である。

 一方、略円筒カップの第2の凹部2dには、 ウジング1の収納部1fを備えた突出体1n並び 磁気変換素子4が収納されるとともに、第2の 凹部2dの略円形状からなる側部側内壁面2hに 、磁石3を収納するために磁石3の形状に対応 した環状溝形状からなる環状凹部2iが形成さ ている。

 なお、2jは、第2の凹部2dの外壁面を構成 る円形状からなる外周面であり、この外周 2jは、第2の載置面2gの外周面を構成する円形 外周面よりも若干、径小に設定されている。 この円形の外周面2jと第2の載置面2gの外周面 構成する前記円形外周面とを繋ぐ環状平坦 2kは、シャフト部材2をハウジング1内に収納 したときに、磁性部材6の前記内周側上端面 よって支持される構成となる。つまり、環 平坦面2kは、シャフト部材2をハウジング1内 収納したときに磁性部材6の内周側上端面と 所定箇所で当接することで、シャフト部材2 スラスト方向(シャフト部材2の後述する中心 軸方向)に対する移動を規制する規制部(位置 制部)としての機能を有している。

 また、10は、シャフト部材2における第1の 凹部2cの外壁面に形成される第2の載置面2g上 載置されるOリングであり、かかるOリング10 は、載置面2gと、各載置面2f,2gを繋ぐ側面P1と 、ハウジング1における上端部1bの内壁面P2と 囲まれる間隙に埋設され、回転検出装置A内 部に水等の異物が浸入するのを防止する機能 を有している。なお、Oリング10は、シャフト 部材2における第2の凹部2dの外周面2jと第2の 置面2gの前記円形外周面とを繋ぐ環状平坦面 2kが、磁性部材6の内周側上端面と当接するよ うに、シャフト部材2をハウジング1内に収納 た後、前記間隙に埋設される。また、断面 形状のOリング10に代えて、断面X字形状のX ングを採用することも可能である。

 さらに、11は、シャフト部材2における第1 の凹部2cの外壁面に形成される第1の載置面2f ハウジング1の上端部1bに設けられた受部1k に載置される座金であり、かかる座金11は、 前記間隙にOリング10を埋設してから、Oリン 10を覆うように載置面2f及び受部1k上にかし 固定される。具体的には、座金11は、その内 縁側底面部がシャフト部材2の第1の載置面2f よって支持され、且つその外縁側底面部が ウジング1の受部1kによって支持された後、 対のかしめ片1cをシャフト部材2の後述する 心軸側(言い換えれば、座金11側)にそれぞれ しめることで、シャフト部材2がハウジング 1にかしめ固定される構成となる。

 磁石3は、略円環形状に形成され、2極着 されている。また、磁石3は、磁気変換素子4 (磁気変換素子4の後述するリード部を除いた 分)を取り巻くようにシャフト部材2におけ 第2の凹部2dの環状凹部2i内に圧入固定され、 シャフト部材2の回転とともにシャフト部材2 回転中心軸Lの周りを回転する構成となって いる。このことは、磁石3の回転中心軸が、 ャフト部材2の回転中心軸Lと略一致している ことを意味している。

 磁気変換素子4は、ホールICやMR素子等の 出素子からなり、リード部4aを介して回路基 板5と電気的に接続され、シャフト部材2とと に回転する磁石3の回転に応じて変化する磁 力の大きさを検出信号に変換して、かかる検 出信号を回路基板5上に実装された端子(図示 ず)を通じて外部に出力するものである。ま た、磁気変換素子4は、その磁気検出面がハ ジング1の収納部1fを介して磁石3の内壁面(着 磁面)と対向するように配設される。

 そして、本実施形態の場合、磁気変換素 4は、シャフト部材2の回転中心軸L上ではな 、シャフト部材2の回転中心軸Lから外れた 置、すなわちシャフト部材2の回転中心軸Lか ら所定量だけ離れた位置に配設され、ハウジ ング1における収納部1fの内壁面と当接するよ うに位置決め固定されている。なお、磁気変 換素子4をシャフト部材2の回転中心軸L上に配 設してもよいが、磁気変換素子4から出力さ る検出信号(出力電圧)の出力特性(直線性)を 慮した場合、磁気変換素子4をシャフト部材 2の回転中心軸Lから外れた位置に配設するこ が望ましい。このことは、磁気変換素子4を 回転中心軸L上ではなく回転中心軸Lから外れ 位置に配設した方が、前記出力電圧の直線 が良好となることを意味している。

 回路基板5は、例えば硬質回路基板からな り、ハウジング1の連結部1hの裏面に沿うよう に配設され、ハウジング1における環状壁部1e の内部空間である空間部1mに収納固定される かかる回路基板5には、磁気変換素子4や前 端子、並びにコンデンサ等の各種電子部品 実装されている。また、5aは、磁気変換素子 4のリード部4aが貫通する孔である。

 なお、本実施形態の場合、回路基板5は、 ハウジング1の連結部1h底面から下方(回路基 5側)に突出形成された図示しない複数の突出 ピンがそれぞれ貫通する図示しない複数の貫 通孔部を備えている。従って、磁気変換素子 4の実装された回路基板5をハウジング1に固定 するにあたっては、連結部1hに一体形成され 前記各突出ピンを回路基板5の前記各貫通孔 部に貫通させ、さらに回路基板5の背面側に 出する前記各突出ピンの突出端部を熱溶着 ればよい。

 磁性部材6は、鉄等の磁性材料からなり、 略円筒状に形成され、磁石3の周囲を取り巻 ようにハウジング1の環状溝部1jに固定(保持) されている。また、略円筒状の磁性部材6は その円形内周面(円形内壁面)がシャフト部材 2における第2の凹部2dの円形状の外周面2jと当 接していることで、シャフト部材2の回転時 おいて、シャフト部材2を回転可能に軸支す 軸支部材(軸受部材)としての機能を有して る。

 そして、本実施形態の場合、磁性部材6が 、リング状の磁石3の外周を覆うようにハウ ング1の環状溝部1jに配設固定されているこ で、磁石3の磁束分布は、2極着磁された磁石 3の内部空間において磁気変換素子4の前記磁 検出面を通過するように分布するとともに 性部材6の内部を通っており、磁性部材6の 側(周囲)に漏れる漏洩磁束は無くなる。これ により磁性部材6を設けたことで、前記漏洩 束が無くなるので、磁気変換素子4を通過す 磁力、言い換えると角度検出に利用される 力が磁性部材を設けない場合に比べて大き なり、検出精度を向上させることができる

 さらに、磁性部材6が、リング状の磁石3 外周を覆うようにハウジング1の環状溝部1j 配設固定されていることで、所定の外部装 等から生じている磁力が回転検出装置Aに作 していたとしても、かかる外部からの磁力 、磁性部材6内を選択的に通るものの磁性部 材6の内側(つまり、磁石3内)を通ることは無 なる。これにより磁性部材6を設けたことで 磁石3の磁束は、外部からの磁力の影響を受 けることが無くなるため、磁性部材6を設け い場合に必然的に生じていた磁気干渉(つま 、磁性部材6を設けない場合において、磁石 3の周囲を通る磁束と外部磁束との干渉によ 生じる磁気干渉)が防止され、検出精度の良 な回転検出装置を提供することができる。

 以上の各部により、シャフト部材2(前記 検出体)の回転に応じた検出信号を出力する とが可能な回転検出装置Aが構成されている 。なお、図1に示すように磁気変換素子4の実 された回路基板5を収納する環状壁部1eの内 空間である空間部1m、並びに磁気変換素子4 収納するように空間部1mと連通している収 部1fには、エポキシやシリコーン等からなる 液体から固体へと硬化する樹脂からなる充填 部材7が充填されており、これにより磁気変 素子4及び回路基板5が、ハウジング1内にお て気密的に収納保持されるようになってい 。

 以上のように本実施形態では、シャフト 材2を回転可能に配設する第1の収納部1iと磁 気変換素子4を回路基板5を介して配設する第2 の収納部1mとを互いに連通しないように一体 ハウジング1に設けたことで、シャフト部材 2と磁気変換素子4を備えた回路基板5とを一体 化したハウジング1に設けることによって、 成が簡素化させることができる。

 また、第2の収納部1mに磁気変換素子4を収 納する凹部1fとを備える構造を採用するため 磁気検出素子4を磁石3に近接配置させるこ が可能となるため、検出精度を更に向上さ ることができる。

 また、シャフト部材2に段差部2fを設け、 の段差部2fに座金11を配設し、第1の収納部1i の上端部の1b一部分を座金11方向にかしめる とで、第1の収納部1iに対してシャフト部材2 スラスト規制するものであり、シャフト部 2に配設される磁石3のスラスト方向の変動 規制されることになるため、検出精度を向 させることができ、しかも第1の収納部1iか のシャフト部材2の脱落を防止することがで る。

 また、第2の収納部1mにUV硬化型あるいは 硬化型樹脂からなる硬化樹脂7を充填するこ によって、耐防水性に優れる回転検出装置A を得ることができる。

 本発明は、自動車のスロットルポジショ センサやステアリング角度センサ等に用い れる回転検出装置に好適である。