(57)【要約】【課題】摺動部分の摩耗を抑制することが可能な小型の回転角検出センサを提供する。【解決手段】回転角検出センサ１は、磁気検出素子２を内装するハウジング１０と、磁気検出素子２に対向して配置される永久磁石２０と、永久磁石２０を保持し、ハウジング１０に対して回動可能に支持された回動部材３０と、回動部材３０と一体となって回動し、検出対象の回転力が入力される入力部材４０と、回動部材３０を摺動可能に内嵌すると共に、ハウジング１０に支持されるホルダ５０と、回動部材３０を収容すると共に、ホルダ５０に支持されるカバー部材６０と、回動部材３０とカバー部材６０とで形成される収容空間に収容され、ハウジング１０に対する回動部材３０の回動方向の位置を所定の基準位置に戻すように付勢される筒状のトーションバネ７０とを備え、トーションバネ７０の外周面よりも径方向外側に、回動部材３０とホルダ５０との摺動面が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検出素子を内装するハウジングと、
前記磁気検出素子に対向して配置される永久磁石と、
前記永久磁石を保持すると共に、前記ハウジングに対して回動可能に支持された回動部材と、
前記回動部材と一体となって回動し、検出対象の回転力が入力される入力部材と、
前記回動部材を摺動可能に内嵌すると共に、前記ハウジングに支持されるホルダと、
前記回動部材を収容すると共に、前記ホルダに支持されるカバー部材と、
前記回動部材と前記カバー部材とで形成される収容空間に収容され、前記ハウジングに対する前記回動部材の回動方向の位置を所定の基準位置に戻すように付勢される筒状のトーションバネと、を備え、
前記トーションバネの外周面よりも径方向外側に、前記回動部材と前記ホルダとの摺動面が設けられている回転角検出センサ。
【請求項２】
前記入力部材が、前記回動部材から外方に向けて延出するアーム部を有し、
前記トーションバネの一端が、前記カバー部材に設けられる第１係止部に係止され、
前記トーションバネの他端が、平面視において前記回動部材の回動中心部と前記回動部材及び前記アーム部の境界部とで形成される第１領域と、平面視において前記アーム部で形成される第２領域とからなる係止領域内における、前記回動部材及び前記アーム部の少なくともいずれか一方に設けられる第２係止部に係止される請求項１に記載の回転角検出センサ。
【請求項３】
前記入力部材は、環状に形成された環状部を有し、
前記入力部材は、前記環状部を介して前記回動部材の内部に少なくとも前記環状部の一部が内包された状態で一体化される請求項１又は２に記載の回転角検出センサ。
【請求項４】
前記入力部材が、前記回動部材から外方に向けて延出するアーム部を有し、
前記トーションバネを径方向外側から見た場合に、前記回動部材と前記アーム部との境界部が前記トーションバネの少なくとも一部と重複するように設けられる請求項１から３のいずれか一項に記載の回転角検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角を検出する回転角検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両のアクセルペダルやブレーキペダル等の被操作部材の操作量を検出する際に、被操作部材に対する運転者の操作に連動して回動する回動部材の回転角を検出する回転角検出センサが用いられてきた。この種の回転角検出センサとして、例えば下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の回転角検出装置は、磁電変換素子と、磁石部材と、磁電変換素子を収容するハウジングと、当該ハウジングに接合され磁石部材が配置される軸部材を回転可能に支持する支持部材と、軸部材に一端が係止され、支持部材に他端が係止されるリターンスプリングと、軸部材に一端が固定され、他端が軸部材の径方向に延出し、リターンスプリングの付勢力に抗して軸部材を回転駆動する駆動レバーと、を備えて構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−９９１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、支持部材の内周面に軸受部が形成され、この軸受部で軸部材を回転可能に支持している。したがって、軸部材は軸受部に対して摺動することになる。ここで、摺動面は狭ければ狭い程、摺動部分（特許文献１にあっては、「軸受部及び軸部材」）の摩耗が促進する。そこで、特許文献１に記載の技術においても、摩耗を抑制するために摺動面を広くすることが考えられるが、特許文献１に記載の技術では支持部材の内径を大きくする必要があることから、支持部材が大きくなり、回転角検出センサが大型化してしまう。
【０００６】
そこで、摺動部分の摩耗を抑制することが可能な小型の回転角検出センサが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転角検出センサの特徴構成は、磁気検出素子を内装するハウジングと、前記磁気検出素子に対向して配置される永久磁石と、前記永久磁石を保持すると共に、前記ハウジングに対して回動可能に支持された回動部材と、前記回動部材と一体となって回動し、検出対象の回転力が入力される入力部材と、前記回動部材を摺動可能に内嵌すると共に、前記ハウジングに支持されるホルダと、前記回動部材を収容すると共に、前記ホルダに支持されるカバー部材と、前記回動部材と前記カバー部材とで形成される収容空間に収容され、前記ハウジングに対する前記回動部材の回動方向の位置を所定の基準位置に戻すように付勢される筒状のトーションバネと、を備え、前記トーションバネの外周面よりも径方向外側に、前記回動部材と前記ホルダとの摺動面が設けられている点にある。
【０００８】
このような特徴構成とすれば、摺動面積を広く確保することができ、摺動面圧の集中を抑制できる。したがって、摺動部分の摩耗を抑制することができるので、回転角検出センサの耐久性を向上することが可能となる。また、回動部材とホルダとを成形する際に、同時に軸受構造を形成することができるので、別途軸受を形成する際の部品を設ける必要がなく、部品点数を削減でき、低コスト化を実現できる。更には、磁気検出素子と永久磁石との間隔のばらつきが小さい状態で軸を回動することができるので、検出精度を向上することが可能となる。
【０００９】
また、前記入力部材が、前記回動部材から外方に向けて延出するアーム部を有し、前記トーションバネの一端が、前記カバー部材に設けられる第１係止部に係止され、前記トーションバネの他端が、平面視において前記回動部材の回動中心部と前記回動部材及び前記アーム部の境界部とで形成される第１領域と、平面視において前記アーム部で形成される第２領域とからなる係止領域内における、前記回動部材及び前記アーム部の少なくともいずれか一方に設けられる第２係止部に係止されると好適である。
【００１０】
このような構成とすれば、例えばトーションバネの軸心が水平方向に沿うように回転角検出センサを配置することにより、回動部材とホルダとの摺動部分を重力方向上側に限定することができる。したがって、摩耗粉や外部からの異物は重力によって重力下側に移行し、摩耗粉や異物等による摩耗を抑制できる。更には、摺動部分を限定することができるので、より高精度に摺動部を形成することが可能となる。また、耐摩耗性の効果がある材料を部分的に使用することで、より耐久性を向上することが可能となる。
【００１１】
また、前記入力部材は、環状に形成された環状部を有し、前記入力部材は、前記環状部を介して前記回動部材の内部に少なくとも前記環状部の一部が内包された状態で一体化されると好適である。
【００１２】
このような構成とすれば、回転部材と入力部材との連結を強固にすることができる。したがって、例えばトーションバネの付勢力に応じて入力部材が回転部材から離脱することを防止できる。
【００１３】
また、前記入力部材が、前記回動部材から外方に向けて延出するアーム部を有し、前記トーションバネを径方向外側から見た場合に、前記回動部材と前記アーム部との境界部が前記トーションバネの少なくとも一部と重複するように設けられると好適である。
【００１４】
このような構成とすれば、入力部材がトーションバネの外周面から延出するように構成することができるので、トーションバネの軸方向に沿った回転角検出センサの高さが高くなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】回転角検出センサの断面図である。
【図２】回転角検出センサの分解斜視図である。
【図３】入力部材の斜視図である。
【図４】係止領域の説明図である。
【図５】車両に搭載時の回転角検出センサを示した図である。
【図６】トーションバネの係止について示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る回転角検出センサは、摺動面の摩耗を抑制し、小型化されている。以下では、車両のアクセルペダルやブレーキペダル等の被操作部材９０の操作量を検出するために用いられる回転角検出センサ１を例に挙げて説明する。
【００１７】
図１には、回転角検出センサ１の断面図が示され、図２には、回転角検出センサ１の分解斜視図が示される。図１及び図２に示されるように、回転角検出センサ１は、ハウジング１０、永久磁石２０、回動部材３０、入力部材４０、ホルダ５０、カバー部材６０、トーションバネ７０を備えて構成される。
【００１８】
ハウジング１０には、磁気検出素子２が内装される。ハウジング１０は、本体部１１と端子部１２とを有する。本体部１１と端子部１２とは、樹脂を用いて一体的に形成される。本体部１１の内部には、素子収容室１３が形成される。端子部１２には複数のリード端子５が露出した状態で配置される。磁気検出素子２は、磁気の大きさを検出可能な素子であり、例えばホール素子を用いて構成することが可能である。ホール素子の検出信号は微弱であるため、磁気検出素子２は、当該検出信号を増幅する増幅回路とホール素子とを一体化したホールＩＣとすると好適である。磁気検出素子２は基板４に実装され、上述した素子収容室１３に収容される。基板４には上述したリード端子５が接続され、このリード端子５を介して、回転角検出センサ１の検出結果を外部に出力することが可能となる。
【００１９】
永久磁石２０は、磁気検出素子２に対向して配置される。永久磁石２０は、当該永久磁石２０の磁極に起因する磁束が磁気検出素子２を通るように、磁気検出素子２に対して所定の隙間を隔てた状態で対向配置される。永久磁石２０の材料は特に限定されず、例えばネオジム磁石、サマコバ磁石、アルニコ磁石、及びフェライト磁石等を広く用いることができる。また、永久磁石２０の製法も特に限定されず、ボンド磁石（プラスチック磁石）や焼結磁石等を広く用いることができる。永久磁石２０は、磁気検出素子２の検出感度との関係を考慮して適切なものを選定することが可能である。
【００２０】
本実施形態では、永久磁石２０は、円柱状のものが用いられ、軸方向一方の面に少なくとも一対の磁極（Ｎ極及びＳ極）が現れるように着磁される。これにより、磁気検出素子２の対向する面の磁極が後述する入力部材４０に対して入力される回転力に応じて変化させることができ、回転角検出センサ１が回転角を検出することが可能となる。
【００２１】
回動部材３０は、永久磁石２０を保持すると共に、ハウジング１０に対して回動可能に支持される。回動部材３０は、磁石保持部３１と筒状部３２とを有する。磁石保持部３１と筒状部３２とは、樹脂成形により形成され、その際、永久磁石２０が内包された状態で一体成型される。これにより、磁石保持部３１が永久磁石２０を保持することが可能となる。磁石保持部３１は円板状に形成され、永久磁石２０は、円板状の磁石保持部３１の軸方向一方の面において円柱状の永久磁石２０の軸方向一方の面が露出した状態で保持される。筒状部３２は、磁石保持部３１と同軸心上に円筒状で形成される。筒状部３２の内部（径方向内側）には、バネ収容室（本願「収容空間」の一例）３３が形成される。回動部材３０は、ハウジング１０が端子部１２（端子部１２のリード端子５）を介して他の装置に接続された場合であっても、回動できるように設けられる。
【００２２】
入力部材４０は、回動部材３０と一体となって回動し、回転角検出センサ１の検出対象である回転力が入力される。本実施形態では、上述したように永久磁石２０と回動部材３０とは一体成型されるが、この一体成型時に入力部材４０も一体成型すると好適である。これにより、入力部材４０に入力された回転力に応じて、入力部材４０、回動部材３０、永久磁石２０が一体となって回動することが可能となる。入力部材４０には被操作部材９０が連結固定される。これにより、入力部材４０に被操作部材９０の操作量に応じた回転力を入力することが可能となる。
【００２３】
なお、図３には、入力部材４０が示される。図３に示されるように、本実施形態では、入力部材４０は、アーム部４１と、レバー部４２と、環状部４３とを有する。アーム部４１は、回動部材３０から外方に向けて延出するように形成される。回動部材３０の外方とは、回動部材３０の外周面から外側を向く方向である。より具体的は、回動部材３０を回動中心に沿って見た場合に、当該回動中心に対して直交する方向（径方向）にあたる。本実施形態では、アーム部４１は、当該回動中心から径方向に沿って所定の長さで延出して形成される。レバー部４２は、アーム部４１の外側端において、アーム部４１の延出方向に対して直交する方向に屈曲して形成される。環状部４３は環状に形成される。本実施形態では、図３に示されるように、環状部４３は円環状に形成され、周方向の一部（図３の例では２カ所）に径方向内側に突出する突出部４４が設けられる。入力部材４０は、この環状部４３を介して回動部材３０の内部に少なくとも環状部４３の一部が内包された状態で一体化される。これにより回動部材３０は入力部材４０に入力された回転力に応じて回動するが、上記突出部４４は入力部材４０と回動部材３０との接続強度を高め、周方向に滑らないよう（相対回転しないよう）機能する。
【００２４】
ホルダ５０は、回動部材３０を摺動可能に内嵌すると共に、ハウジング１０に支持される。ホルダ５０は、中心部に軸受部５１を有する本体部５２と、本体部５２から相反する方向に延出する一対のフランジ部５３とを有する。軸受部５１は、回動部材３０の磁石保持部３１が挿通可能な円筒状で形成される。軸受部５１は、その内周面が磁石保持部３１の外周面３４と少なくとも一部が当接する状態で回動部材３０が配置される。これにより、回動部材３０がホルダ５０に対して摺動可能な状態となる。本体部５２における軸受部５１の周囲には、環状凹部５４が形成される。ホルダ５０は樹脂成形され、ハウジング１０に位置決め固定される。したがって、入力部材４０、回動部材３０、永久磁石２０は一体となって、ハウジング１０に対して回動可能となる。
【００２５】
カバー部材６０は、回動部材３０を収容すると共に、ホルダ５０に支持される。カバー部材６０は、蓋部６１と、環状壁部６２と、フランジ部６３とを有する。カバー部材６０は、環状壁部６２がホルダ５０の環状凹部５４に嵌め込まれた状態でホルダ５０に固定される（例えば接着固定される）。この時、蓋部６１がホルダ５０に蓋をする状態となり、ホルダ５０とカバー部材６０とで回動部材収容空間６６が形成される。この回動部材収容空間６６内に回動部材３０が収容される。フランジ部６３は、蓋部６１から相反する方向に延出する一対で構成され、一対のフランジ部６３とホルダ５０の一対のフランジ部５３とが夫々位置決めした状態で固定される。このようなカバー部材６０は、蓋部６１と環状壁部６２とフランジ部６３とが樹脂成形により構成される。
【００２６】
トーションバネ７０は、回動部材３０とカバー部材６０とで形成されるバネ収容室３３に収容され、ハウジング１０に対する回動部材３０の回動方向の位置を所定の基準位置に戻すように付勢される。バネ収容室３３とは、上述したように筒状部３２の内部に形成され、蓋部６１で蓋をされた状態の空間である。トーションバネ７０は、筒状に形成される。トーションバネ７０は、回動部材３０が入力部材４０に入力された回転力に応じて回動する際、回動部材３０がトーションバネ７０の付勢力に抗して回動するように配置される。したがって、所定の基準位置とは、トーションバネ７０に上記回転力が作用していない状態における位置にあたり、回動部材３０は上記回転力の入力に応じてトーションバネ７０の付勢力に抗しながら回動する。
【００２７】
本回転角検出センサ１は、トーションバネ７０の外周面７３よりも径方向外側に、回動部材３０とホルダ５０との摺動面が設けられている。ここで、上述したように、回動部材３０とホルダ５０とは、回動部材３０の磁石保持部３１の外周面３４とホルダ５０の軸受部５１とが摺動する。本実施形態では、この摺動面は、トーションバネ７０の外周面７３よりも径方向外側、すなわち摺動面の内径がトーションバネ７０の外径よりも大きく構成されている。なお、トーションバネ７０は筒状に形成されているので、トーションバネ７０の軸方向にも付勢力を有する。したがって、回動部材３０とホルダ５０とは、回動部材３０の天面３５とホルダ５０の底面５５とにおいても摺動することになる。このため、本実施形態では、換言すれば、回転角検出センサ１は、少なくともトーションバネ７０の外周面７３よりも径方向外側に、回動部材３０とホルダ５０との摺動面が設けられることになる。これにより、摺動面積を広く確保することができ、摺動面圧の集中を抑制できる。したがって、摺動部分の摩耗を抑制することができるので、回転角検出センサ１の耐久性を向上することが可能となる。
【００２８】
このように形成された回転角検出センサ１において、トーションバネ７０の一端（第１端部７１）は、カバー部材６０に設けられる第１係止部６４に係止される。第１係止部６４は、バネ収容室３３の天面から突出する突起として形成することが可能である。このような第１係止部６４に、トーションバネ７０の第１端部７１を係止すると良い。
【００２９】
一方、トーションバネ７０の他端（第２端部７２）は、平面視において回動部材３０の回動中心部Ｘと回動部材３０及びアーム部４１の境界部８０とで形成される第１領域８１と、平面視においてアーム部４１で形成される第２領域８２とからなる係止領域８３内における、回動部材３０及びアーム部４１の少なくともいずれか一方に設けられる第２係止部６５に係止される（図４参照）。
【００３０】
図４には、第１領域８１及び第２領域８２とからなる係止領域８３が示される。回動部材３０の回動中心部Ｘとは、入力部材４０に回転力が入力され、回動部材３０が回動する際の回動中心である。回動部材３０及びアーム部４１の境界部８０とは、回動部材３０の上面視が円形状であるとすると、回動部材３０の外周縁のうち、アーム部４１と重複する部分にあたる円弧状部が相当する。したがって、本実施形態では、第１領域８１は扇形状の領域となる。また、本実施形態では、アーム部４１で形成される第２領域８２とは、アーム部４１のうち、回動部材３０から突出する部分にあたる。このような第１領域８１と第２領域８２との双方が係止領域８３として定義され、この係止領域８３において第２係止部６５が設けられる。第２係止部６５は、第１係止部６４と同様に、突起として形成すると良く、この第２係止部６５にトーションバネ７０の第２端部７２が係止される。
【００３１】
また、本実施形態では、トーションバネ７０を径方向外側から見た場合に、回動部材３０とアーム部４１との境界部８０がトーションバネ７０の少なくとも一部と重複するように設けられる。すなわち、図１に示されるように、トーションバネ７０を径方向外側から見た場合に、回動部材３０とアーム部４１との境界部８０が、トーションバネ７０の軸方向両端面の間に位置するように構成される。
【００３２】
ここで、回転角検出センサ１は、実際に車両のアクセルペダルやブレーキペダル等の被操作部材９０の操作量を検出する場合には、図５のように回動部材３０の軸心が水平方向に沿うように配置される。なお、図５は理解を容易にするために、ハウジング１０は省略し、ホルダ５０の一部を切り欠いた状態で示している。
【００３３】
図６は、入力部材４０に回転力が入力された場合の回動部材３０とホルダ５０とが互いに摺動する摺動面を模式的に示した図である。なお、図６では、理解を容易にするために、実際の状態より特徴が際立つように示している。回転角検出センサ１を図５の向きで車両に搭載した場合に、図６に示されるように、第１係止部６４をカバー部材６０（ホルダ５０）における重力上側部分に設け、アーム部４１が水平方向を中心に回動するように設けることにより、トーションバネ７０の付勢力により、回動部材３０が重力上側に引き上げられ、回動部材３０とホルダ５０とは、回動部材３０の磁石保持部３１の外周面３４とホルダ５０の軸受部５１とのうち、重力上側に位置する面で摺動することになる。図６では、理解を容易にするために、このような摺動面に符号１０１を付している。
【００３４】
一方、上述したように、トーションバネ７０は軸方向にも付勢力を有するため、回動部材３０とホルダ５０とは、回動部材３０の天面３５とホルダ５０の底面５５とも摺動することになるが、図６ではこの摺動面１０２も示される。
【００３５】
以上のように構成することで、トーションバネ７０の付勢力により、回動部材３０が重力上側に引き上げられ、回動部材３０とホルダ５０との間には重力下側において隙間Ｙが形成される。これにより、例えば回動部材３０とホルダ５０との摺動により生じた摩耗粉がこの隙間Ｙに溜まり、摺動面１０１、１０２に巻き込まれないようにすることができる。したがって、回動部材３０とホルダ５０との摺動が妨げられることを防止できる。
【００３６】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、入力部材４０が、回動部材３０から外方に向けて延出するアーム部４１を有するとして説明したが、入力部材４０がアーム部４１を有さないように構成することも可能である。
【００３７】
上記実施形態では、トーションバネ７０の一端（第１端部７１）が、カバー部材６０に設けられる第１係止部６４に係止されるとして説明したが、第１係止部６４はカバー部材６０以外に設けることも可能である。
【００３８】
上記実施形態では、トーションバネ７０の他端（第２端部７２）が、平面視において回動部材３０の回動中心部Ｘと回動部材３０及びアーム部４１の境界部８０とで形成される第１領域８１と、平面視においてアーム部４１で形成される第２領域８２とからなる係止領域８３内における、回動部材３０及びアーム部４１の少なくともいずれか一方に設けられる第２係止部６５に係止されるとして説明したが、係止領域８３は平面視において回動部材３０の回動中心部Ｘと回動部材３０及びアーム部４１の境界部８０とで形成される第１領域８１と、平面視においてアーム部４１で形成される第２領域８２とからなる領域以外の領域に形成することも可能である。
【００３９】
上記実施形態では、入力部材４０は、環状に形成された環状部４３を有するとして説明したが、入力部材４０は環状部４３を有さずに構成することも可能である。
【００４０】
上記実施形態では、トーションバネ７０を径方向外側から見た場合に、回動部材３０とアーム部４１との境界部８０がトーションバネ７０の少なくとも一部と重複するように設けられるとして説明したが、トーションバネ７０を径方向外側から見た場合に、回動部材３０とアーム部４１との境界部８０がトーションバネ７０の全部と重複して設けられるように構成することも可能であるし、回動部材３０とアーム部４１との境界部８０がトーションバネ７０と重複しないように構成することも可能である。
【００４１】
本発明は、回転角を検出する回転角検出センサに用いることが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１：回転角検出センサ
２：磁気検出素子
１０：ハウジング
２０：永久磁石
３０：回動部材
３３：バネ収容室（収容空間）
４０：入力部材
４１：アーム部
４３：環状部
５０：ホルダ
６０：カバー部材
６４：第１係止部
６５：第２係止部
７０：トーションバネ
７３：外周面
８０：境界部
８１：第１領域
８２：第２領域
８３：係止領域
１０１：摺動面
Ｘ：回動中心部
【図１】
2019045203.tif 000003
【図２】
2019045203.tif 000004
【図３】
2019045203.tif 000005
【図４】
2019045203.tif 000006
【図５】
2019045203.tif 000007
【図６】
2019045203.tif 000008