(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出される側の回転部分と共に回転する回転体と、
その回転体を回転可能に収納する収納部と、検出部材を挿入固定する凹状の素子固定部が形成された第１の保持部材と、
その第１の保持部材の前記素子固定部内に挿入固定することにより前記回転体に近接配置されて、回転体の回転状態を検出する検出部材と、
前記回転体を収納した前記第１の保持部材を、その第１の保持部材を前記回転体の回転軸方向と直交するＹ方向にのみ移動可能に収納した第２の保持部材と、
その第２の保持部材を、前記回転体の回転軸方向と直交し、かつ前記Ｙ方向と直交するＸ方向のみ移動可能に収納した第３の部材とを備えていることを特徴とする回転型センサ。
【請求項２】
請求項１記載において、前記第１の保持部材のＹ方向への移動を許容してＸ方向への移動を阻止するＹ方向ガイド手段を前記第２の保持部材に設け、
前記第２の保持部材のＸ方向への移動を許容してＹ方向への移動を阻止するＸ方向ガイド手段を前記第３の部材に設けたことを特徴とする回転型センサ。
【請求項３】
請求項１記載において、前記第１の部材が枠部を有し、その枠部内に前記回転体が圧入されることを特徴とする回転型センサ。
【請求項４】
請求項１または３記載において、前記第１の保持部材がほぼ四角形の枠部を有し、その枠部に前記素子固定部が形成され、
前記第２の保持部材の左右両側にガイド壁が設けられ、そのガイド壁の間に前記枠部を有する第１の保持部材が圧入されていることを特徴とする回転型センサ。
【請求項５】
請求項１ないし４記載のいずれかにおいて、前記第３の保持部材がセンサの外装部材で構成されていることを特徴とする回転型センサ。
【請求項６】
請求項１ないし５記載のいずれかにおいて、前記第３の保持部材に端子が設けられ、その端子と前記検出部材の間がフレキシブルな接続線で接続されていることを特徴とする回転型センサ。
【請求項７】
請求項１ないし６記載のいずれかにおいて、前記回転体が外周面に着磁部を有し、前記検出部材が磁気検出素子であることを特徴とする回転型センサ。
【請求項８】
請求項１ないし７記載のいずれかにおいて、前記回転体に検出される側の回転軸が嵌入される非円形の係合穴が形成されていることを特徴とする回転型センサ。
【請求項９】
請求項１ないし８記載のいずれかにおいて、前記検出される側の回転部分がスロットル弁であることを特徴とする回転型センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばスロットル弁に接続されて、その弁の開度を検出するスロットルポジションセンサなどの回転型センサに係り、特にセンサの回転軸に対する弁の回転部分の相対的な偏心に対応できる回転型センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２３は、従来のこの種の回転型センサの一例を示す概略構成図である。同図に示すように被検出側の回転体５１に軸５２が連結され、軸５２は軸受け５３の一個所で回転可能に支持され、軸５２の先端部には着磁されたコード板５４が一体に連結されている。コード板５４の外周部近傍に磁気検出素子５５が配置され、これは図示しないケーシングに支持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来の回転型センサは、軸５２の支持が所謂一点支持の構造となっており、その軸５２は自由に回転できるように多少のガタをもって軸受け５３に保持されている。そのため回転体５１が軸５２に対し中心軸がずれた状態で取り付けられる、あるいは回転体５１自体が偏心して回転した場合、前記回転体５１の回転にともない軸５２を介してコード板５４が回転すると、コード板５４が偏心した状態で回転するので、磁気検出素子５５との間隔Ｇが大きく変化し、そのため磁気式ＶＲにおいてリニアな出力が得られないという欠点を有している。
【０００４】
これを解消するため軸５２を２点支持すれば軸５２と軸受け５３のクリアランス程度に、コード板５４と磁気検出素子５５の相対的な位置関係を保つことができるが、取り付け等の寸法精度を高めないとセンターずれで作動力が重くなってしまい、細かな回転状態の検出ができない。また軸５２の偏心により２点支持部が磨耗し、寿命を劣化させるという欠点を有している。
【０００５】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、精確な回転状態の検出ができる、動作信頼性の高い回転型センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、
例えばスロットル弁などの検出される側の回転部分と共に回転する例えば外周面に着磁部を有する回転体と、
その回転体を回転可能に収納する収納部と、検出部材を挿入固定する凹状の素子固定部が形成された第１の保持部材と、
その第１の保持部材の前記素子固定部内に挿入固定することにより前記回転体に近接配置されて、回転体の回転状態を検出する検出部材と、
前記回転体を収納した前記第１の保持部材を、その第１の保持部材を前記回転体の回転軸方向と直交するＹ方向にのみ移動可能に収納した第２の保持部材と、
その第２の保持部材を、前記回転体の回転軸方向と直交し、かつ前記Ｙ方向と直交するＸ方向のみ移動可能に収納した第３の部材とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は前述のように、回転体とそれの回転状態を検出する検出部材が共に第１の保持部材に保持され、回転体と検出部材はＸ方向ならびにＹ方向に一緒に移動可能であるから、前記回転部分が偏心しても回転体と検出部材は一緒に回転部分の偏心に追随でき、回転体と検出部材の間隔は常に一定であり、従って回転部分の偏心による出力の変動がない。
【０００８】
またこのようなことから、軸を２点支持する必要がないため、作動力が重くなることがなく、精確な回転状態の検出ができ、動作信頼性の高い回転型センサが提供できる。
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る回転型センサを図とともに説明する。図１はこの実施の形態に係る回転型センサの概略形状を示す分解斜視図、図２は回転型センサの正面断面図、図３は図２の３−３線上の断面図、図４は図２の４−４線上の断面図である。
【００１０】
これらの図において１はハウジング、２はプリント配線基板で図２および図３に示すようにハウジング１内に設置され、ハウジング１に取り付けられている複数本の端子３に接続される。４はほぼ円筒状をした回転体、５はほぼ枠形をした第１の保持部材、６はホールＩＣからなる３個の検出部材で第１の保持部材５に固定される。７はほぼＴ字型をしたフレキシブルプリント配線基板で、前述の３個の検出部材６が半田付けされてプリント配線基板２に接続している。８は第２の保持部材、９はほぼ板状をしたカバーである。
【００１１】
図５、図６ならびに図７はハウジング１の正面図、縦断面図ならびに横断面図である。これらの図に示すようにハウジング１はほぼ箱型をした合成樹脂の成形体からなり、内側に収納凹部１０が形成され、その収納凹部１０の底部に相当する位置に貫通穴１１が開設されている。収納凹部１０の上部と下部にＸ方向に平行に延びたガイド段部１２が設けられ、このガイド段部１２により第２の保持部材８をＸ方向に移動可能に保持して第３の保持部材を構成している。
【００１２】
図８、図９ならびに図１０は回転体４の正面図、縦断面図ならびに側面図である。また図１１、図１２ならびに図１３はその回転体４に用いるコア保持体１３の正面図、縦断面図ならびに側面図である。
【００１３】
回転体４は、コア保持体１３と、それに保持されるコアリング１４と磁気シールドリング１５と、コアリング１４をコア保持体１３に保持するコアリング保持部材１６とから構成されている。コア保持体１３はほぼ筒型をした合成樹脂の成形体からなり、検出される側の回転体である回転軸１７（例えばスロットル弁に接続された金属製の回転軸  図１、図９参照）が嵌入される非円形の係合穴１８が内側に形成されている。
【００１４】
コア保持体１３の筒状部１９に、磁気シールドリング１５とコアリング１４とコアリング保持部材１６が順次外嵌される。なおこの際、コア保持体１３の鍔部に設けた凹部１３ａとコアリング１４に設けた凸部１４ａが凹凸係合して回転方向の位置が定まる。また筒状部１９の外周面には円環状の係止溝２０が形成され、コアリング保持部材１６の内周面にその係止溝２０に挿入される突出部１６ａが設けられ、この係止溝２０と突出部１６ａの係合でコアリング１４はコア保持体１３とコアリング保持部材１６に挟持されて一体に回転する。コアリング１４は例えばプラスチックマグネットから構成され、図示していないがコアリング１４の外周面に係合孔と所定の位置関係となる様にＮ，Ｓの着磁がなされている。なお前記磁気シールドリング１５は、鉄等の磁性材料からなる回転軸がコアリング１４の磁束分布に影響を与えて、回転軸の有無（回転軸無しの状態で基準値を決めるため）、形状により出力が変わってしまい基準の値が得られないことを防止するために設けられる。
【００１５】
図１４は第１の保持体５の正面断面図、図１５は図１４の１５−１５線上の断面図、図１６は図１４の１６−１６線上の断面図、図１７ならびに図１８は第１の保持体５の側面図ならびに底面図である。
【００１６】
第１の保持体５は合成樹脂の成形体からなりほぼ四角形の枠部２１を有し、図１４に示すように正面の中央部に回転体４の大部分を収納する収納部２２が設けられている。枠部２１の三辺には素子固定部２３が凹設され、連続して溝部２３ａが設けられ、検出部材６の端子がガイドされ、素子固定部２３の収納部２２と対向する位置に小孔２４が形成されている。図２に示すように各検出部材６は収納部２２内に完全に埋設される。またその下面には突起２１ａが設けられ、フレキシブルプリント基板７が嵌合され、両者が一体化されており、保持体５の移動に伴って検出部材６の半田付け部にストレスが加わらないようにしている。
【００１７】
前記収納部２２の前側から回転体４を挿入する際は、若干圧入ぎみに挿入されるようにしてあるが、３個所の素子固定部２３と凹所５ａの当接する４個所が均等に撓み、Ｘ方向およびＹ方向にセンターずれすることなく、又ガタなく支持され、軸線方向については、回転体４のコアリング保持部材１６にリング状に突設された係止爪２５（図９ないし図１０参照）が、図３ならびに図４に示すように第２の保持体８に当接し、コア保持体１３にリング状に突設された突起１３ｂがカバー９に当接しガタなく、スムーズの回転可能に支持される。図２に示すようにこの支持状態で、各検出部材６はコアリング１４の着磁部に小孔２４を介して対向し近接して配置されている。
【００１８】
図１９は第２の保持体８の正面図、図２０は図１９の２０−２０線上の断面図、図２１は図１９の２１−２１線上の断面図、図２２は第２の保持体８の側面図である。
【００１９】
第２の保持体８は合成樹脂の成形体からなり、正面形状が四角形をしており中央部に貫通穴２６が形成され、左右両側から後方へ延びたガイド壁２７，２７が設けられている。図４ならびに図１９，図２１に示すように、左右両側のガイド壁２７，２７の間に第１の保持体５が若干圧入ぎみに保持されるが、基部に対向する面は開放されており、撓むことが可能であり、Ｘ方向にガタなく上下動可能、すなわち図２でＹ方向に移動可能に保持されている。
【００２０】
また四隅には貫通穴２６を形成した基部とガイド壁２７にかかるようＬ字状の穴８ａが設けられ、Ｙ方向に若干撓むことが可能であり、ガイド段部１２間にガタなく挟持され、基部の裏面にはＸ方向に沿った凸部８ｂが形成されて、Ｙ方向にガタなく、Ｘ方向にスムーズに移動可能である。
【００２１】
図１に示すようにカバー９の所定位置に貫通穴２９が形成されている。そして図１で点線の矢印で示すように回転体４は第１の保持体５に回転可能に保持され、その第１の保持体５は第２の保持体８に回転体４の回転軸方向と直交するＹ方向へのみ移動可能に保持され、その第２の保持体８はハウジング１（第３の保持体）に回転体４の回転軸方向と直交するＸ方向へのみ移動可能に保持されて、ハウジング１の側面の突起１ａにカバー９のスナップ足９ａが係合して保持され、ハウジング１の開口部がカバー９で覆われる。
【００２２】
組み立てが完了した状態では図４に示すようにコア保持体１３（筒状部１９）の前後両端部は、ハウジング１の貫通穴１１、第２の保持体８の貫通穴２６、カバー９の貫通穴２９に遊嵌されて、ハウジング１ならびにカバー９から外側に臨んでいる。
【００２３】
そしてこのコア保持体１３の係合穴１８に回転軸１７が挿入・係合され、回転軸１７と共に回転体４も一緒に回転するが、第１の保持体５は第２の保持体８とハウジング１（第３の保持体）により回転止めされている。回転軸１７の回転状態は、回転体４（コアリング１４）を介して複数個の検出部材（ホールＩＣ）により磁気式ＶＲで検出・出力される。
【００２４】
第１の保持体として円筒形のものを用いることも可能であるが、前記実施の形態のように第１の保持体の外形を四角形状にすれば、第２の保持体と接する部分が４個所なので寸法精度が出易くガタなく安定に保持できる。
【００２５】
前記実施の形態ではハウジングが第３の保持体を兼ねたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばカバーなど他の固定状態にあるセンサの外装部材を第３の保持体とすることもできる。
【００２６】
前記実施の形態では回転体に着磁部を設け、検出部材にホールＩＣを使用して回転状態を磁気的に検出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば回転体に反射率の高い部分と低い部分を設け、検出部材に発光素子と受光素子を設けて、回転状態を光学的に検出することもできる。
【００２７】
前記実施の形態では検出部材と端子の間をフレキシブルプリント配線基板を使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば被覆信号線などの他のフレキシブルな接続線を用いることもできる。
【００２８】
本発明に係る回転型センサはスロットルポジションセンサのみならず、エンコーダなど他の用途の回転型センサにも適用可能であり、また本発明の構成は例えば可変抵抗器や接触式センサなどにも適用可能である。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明は前述のように、回転体とそれの回転状態を検出する検出部材が共に第１の保持部材に保持され、回転体と検出部材はＸ方向ならびにＹ方向に一緒に移動可能であるから、回転部分が偏心しても回転体と検出部材は一緒に回転部分の偏心に追随でき、回転体と検出部材の間隔は常に一定であり、従って回転部分の偏心による出力の変動がない。
【００３０】
またこのようなことから、軸を２点支持する必要がないため、作動力が重くなることがなく、精確な回転状態の検出ができ、動作信頼性の高い回転型センサが提供できる。
さらに第１の保持部材に凹状の素子固定部が形成され、その素子固定部内に検出部材を挿入固定することにより、検出部材が回転体に近接配置されるから、精確な回転状態の検出ができるとともに、検出部材が第１の保持部材から実質的に出張らず第１の保持部材の移動に支障を及ぼすことがない。
【００３１】
請求項２記載のように、第１の保持部材のＹ方向への移動を許容してＸ方向への移動を阻止するＹ方向ガイド手段を第２の保持部材に設け、第２の保持部材のＸ方向への移動を許容してＹ方向への移動を阻止するＸ方向ガイド手段を第３の保持部材に設けたことにより、Ｘ方向とＹ方向の移動が明確に分かれ、回転部分の偏心に的確に対応することができる。
【００３２】
請求項３記載のように、回転体を第１の部材の枠部内に圧入すれば、枠部が均等に撓み、回転体がＸ方向およびＹ方向にセンターずれすることなく、叉ガタなく支持される。
【００３３】
請求項５記載のように、第３の保持部材がセンサの外装部材で構成することにより、特別に第３の保持部材を設ける必要がなく、部品点数の削減と小型化、軽量化が図れる。
【００３４】
請求項６記載のように、第３の保持部材に端子が設けられ、その端子と検出部材の間がフレキシブルな接続線で接続されていることにより、第１の保持部材の移動が支障なく行なわれ、精確な回転状態の検出ができる。
【００３７】
請求項７記載のように、回転体が外周面に着磁部を有し、検出部材が磁気検出素子であると、検出の信頼性が高く、検出部の構成が簡単で安価である。
【００３８】
請求項９記載のように、検出される側の回転部分がスロットル弁であることにより、精確な回転状態の検出ができる、動作信頼性の高いスロットルポジションセンサが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転型センサの概略形状を示す分解斜視図である。
【図２】その回転型センサの正面断面図である。
【図３】図２の３−３線上の断面図である。
【図４】図２の４−４線上の断面図である。
【図５】その回転型センサに用いるハウジングの正面図である。
【図６】そのハウジングの縦断面図である。
【図７】そのハウジングの横断面図である。
【図８】その回転型センサに用いる回転体の正面図である。
【図９】その回転体の縦断面図である。
【図１０】その回転体の側面図である。
【図１１】その回転型センサに用いるコア保持体の正面図である。
【図１２】そのコア保持体の縦断面図である。
【図１３】そのコア保持体の側面図である。
【図１４】その回転型センサに用いる第１の保持体の正面断面図である。
【図１５】図１４の１５−１５線上の断面図である。
【図１６】図１４の１６−１６線上の断面図である。
【図１７】その第１の保持体の側面図である。
【図１８】その第１の保持体の底面図である。
【図１９】その回転型センサに用いる第２の保持体の正面図である。
【図２０】図１９の２０−２０線上の断面図である。
【図２１】図１９の２１−２１線上の断面図である。
【図２２】その第２の保持体の側面図である。
【図２３】従来の回転型センサの概略構成図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
４  回転体
５  第１の保持部材
６  検出部材
７  フレキシブルプリント配線基板
８  第２の保持部材
９  カバー
１０  収納凹部
１２  ガイド段部
１３  コア保持体
１４  コアリング
１５  磁気シールドリング
１６  板バネ
１７  回転軸
１８  係合穴
１９  筒状部
２０  係止溝
２１  枠部
２２  収納部
２３  素子固定部
２５  係止爪
２６  貫通穴
２７  ガイド壁
２８  凹部
２９  貫通穴
Ｘ，Ｙ  移動方向
【図１】
0003619687.tif 000002
【図２】
0003619687.tif 000003
【図３】
0003619687.tif 000004
【図４】
0003619687.tif 000005
【図５】
0003619687.tif 000006
【図６】
0003619687.tif 000007
【図７】
0003619687.tif 000008
【図８】
0003619687.tif 000009
【図９】
0003619687.tif 000010
【図１０】
0003619687.tif 000011
【図１１】
0003619687.tif 000012
【図１２】
0003619687.tif 000013
【図１３】
0003619687.tif 000014
【図１４】
0003619687.tif 000015
【図１５】
0003619687.tif 000016
【図１６】
0003619687.tif 000017
【図１７】
0003619687.tif 000018
【図１８】
0003619687.tif 000019
【図１９】
0003619687.tif 000020
【図２０】
0003619687.tif 000021
【図２１】
0003619687.tif 000022
【図２２】
0003619687.tif 000023
【図２３】
0003619687.tif 000024