(57)【要約】【課題】経年劣化等に対する耐久性を確保しつつ、高い検出精度を確保することができる磁気検出装置を提供すること。【解決手段】非磁性材料から成る金属製のブラケット１０１と、ブラケット１０１に回転可能に保持されるホイールギア１０５と、ブラケット１０１と対向する位置でホイールギア１０５に組み込まれる磁石１０６と、ブラケット１０１に保持され、当該ブラケット１０１を挟んで磁石１０６に対応する位置に磁気検出センサ１０８が実装される回路基板１０７とを具備し、装置本体が装着される外部筐体にブラケット１０１の一部で保持されることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材料から成る金属製のブラケットと、前記ブラケットに回転可能に保持される回転体と、前記ブラケットと対向する位置で前記回転体に組み込まれる磁石と、前記ブラケットに保持され、当該ブラケットを挟んで前記磁石に対応する位置に磁気検出センサが実装される回路基板とを具備し、装置本体が装着される外部筐体に前記ブラケットの一部で保持されることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記ブラケットは、前記外部筐体に対する装置本体の装着方向と略直交する方向に突出する突出片を有し、当該突出片で前記外部筐体に保持されることを特徴とする請求項１記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記突出片で前記外部筐体に対する装置本体の位置決めを行うことを特徴とする請求項２記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記ブラケットの所定位置に曲げ加工を施したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記回転体は、外部からの駆動力に応じて回転するギアであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の磁気検出装置。
【請求項６】
前記ブラケットは、非磁性材料から成る金属製の軸で前記回転体を回転可能に保持することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出装置に関し、特に、自動車のステアリングホイールの回転角度（操舵角）の検出など、検出精度が要求される箇所に装着される磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、自動車のステアリングホイールの操舵角の検出を行う角度センサとして、回転体を収容する下部ケースに固定されるユニットケースに、第１及び第２の磁石を取り付けた回転軸と、第１及び第２の検出手段を備えた基板とを装着した角度センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この角度センサにおいては、ユニットケース上で第１の磁石と第１の検出手段との位置決め、並びに、第２の磁石と第２の検出手段との位置決めを行い、各磁石と各検出手段との間の相対位置関係を決定している。これにより、ユニットケースを下部ケースに対して装着する前後において、各磁石と各検出手段との間の相対位置関係が変化するのを防止することで、各検出手段における高い検出精度を確保している。
【特許文献１】特開２００１−１６５６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような従来の角度センサにおいては、回転体を収容する下部ケースに固定されるユニットケースが、ＰＢＴ等の合成樹脂を射出成形等して形成されるため、検出手段における更なる検出精度の向上が要求される場合には、回転軸の位置精度やユニットケース自体の撓みの影響を無視することができず、検出精度の向上に限界があるという問題がある。
【０００５】
また、回転体を収容する下部ケースに固定されるユニットケースが、ＰＢＴ等の合成樹脂を射出成形等して形成されるため、使用環境における温度変化に伴う劣化や経年劣化が発生し得るという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、経年劣化等に対する耐久性を確保しつつ、高い検出精度を確保することができる磁気検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の磁気検出装置は、非磁性材料から成る金属製のブラケットと、前記ブラケットに回転可能に保持される回転体と、前記ブラケットと対向する位置で前記回転体に組み込まれる磁石と、前記ブラケットに保持され、当該ブラケットを挟んで前記磁石に対応する位置に磁気検出センサが実装される回路基板とを具備し、装置本体が装着される外部筐体に前記ブラケットの一部で保持されることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、非磁性材料から成る金属製のブラケットによって磁石が組み込まれた回転体が保持されると共に、磁気検出センサが実装される回路基板が保持されることから、磁石と磁気検出センサとの位置精度を高く維持することができるので、磁気検出センサにおける高い検出精度を確保することが可能となる。特に、回転体及び回路基板を保持した状態で、ブラケットの一部で外部筐体に保持されることから、装置本体の外部筐体に対する装着の前後において、磁石と磁気検出センサとの位置精度が低下することはない。また、回転体及び回路基板が金属製のブラケットで保持されることから、使用環境における温度変化に伴う劣化や経年劣化に対する耐久性を確保することが可能となる。
【０００９】
上記磁気検出装置において、前記ブラケットは、前記外部筐体に対する装置本体の装着方向と略直交する方向に突出する突出片を有し、当該突出片で前記外部筐体に保持される。このように装置本体の装着方向と略直交する方向に突出する突出片を外部筐体で保持するようにしたことで、磁石と磁気検出センサとの位置精度に対する影響を更に低減することが可能となる。
【００１０】
また、上記磁気検出装置においては、前記突出片で前記外部筐体に対する装置本体の位置決めを行うことが好ましい。この場合には、外部筐体に保持される突出部を用いて装置本体の位置決めが行われることから、位置決めのための特別な構成を設ける必要がなくなるので、装置における部品点数を低減すると共に、その製造コストを低減することが可能となる。
【００１１】
また、上記磁気検出装置においては、前記ブラケットの所定位置に曲げ加工を施すことが好ましい。この場合には、ブラケットにおける曲げ加工を施した部分における強度を高めることができ、装置本体の全体の耐久性を向上することが可能となる。
【００１２】
上記磁気検出装置において、前記回転体は、例えば、外部からの駆動力に応じて回転するギアで構成される。この場合には、ギアに磁石が組み込まれることから、装置における部品点数を低減すると共に、その製造コストを低減することが可能となる。
【００１３】
上記磁気検出装置において、前記ブラケットは、非磁性材料から成る金属製の軸で前記回転体を回転可能に保持することが好ましい。この場合には、ブラケットにおいて、磁石から生じる外部磁界に影響を与えることなく回転体を保持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、金属製のブラケットによって磁石が組み込まれた回転体を保持すると共に、磁気検出センサが実装される回路基板を保持するようにしたので、経年劣化等に対する耐久性を確保しつつ、高い検出精度を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る磁気検出装置が外部の筐体に取り付けられた状態について説明するための図である。なお、図１に示す外部の筐体は、一例を示したものに過ぎず、その形状及び大きさ等は適宜変更が可能である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態に係る磁気検出装置１００は、絶縁性の樹脂材料から成る筐体２００に形成された凹部２０１に取り付けられる。図１においては、凹部２０１に取り付けられた状態で凹部２０１の底面部近傍に配設された端子２０２に、本実施の形態に係る磁気検出装置１００の回路基板がフラットケーブル２０３を介して接続された場合について示している。なお、詳細について後述するように、本実施の形態に係る磁気検出装置１００は、自身が有する金属製のブラケットにより筐体２００に保持される。
【００１７】
以下、本実施の形態に係る磁気検出装置１００の構成について図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る磁気検出装置１００の構成を示す斜視図である。図３は、本実施の形態に係る磁気検出装置１００の構成を示す側面図である。
【００１８】
図２及び図３に示すように、本実施の形態に係る磁気検出装置１００は、非磁性材料から成る金属製の板部材（以下、適宜「金属板」という）で形成されたブラケット１０１を有している。ブラケット１０１は、例えば、アルミニウムや黄銅等の銅合金の金属板に対して打ち抜き加工を施すと共に、所定位置に曲げ加工を施すことによって形成される。なお、このブラケット１０１の構成については後述する。
【００１９】
ブラケット１０１の上面には、同じく非磁性材料から成る金属製の軸１０２及び１０３が立設されている。軸１０２には減速ギア１０４が回転可能に取り付けられる一方、軸１０３には回転体として機能するホイールギア１０５が回転可能に取り付けられている。なお、減速ギア１０４は、図２に示す上方側に外部の駆動ギア（不図示）と噛合するヘリカルギア１０４ａを有し、その下方にホイールギア１０５と噛合するスプールギア１０４ｂを有している。ホイールギア１０５の内部には、ブラケット１０１の上面に対して一定距離離間した状態で対向配置されるように磁石１０６が保持されている（図３参照）。
【００２０】
ブラケット１０１における図２に示す側方側の所定位置は、下方側に折り曲げられている。そして、その折り曲げられた部分の下端部近傍において回路基板１０７が保持されている。回路基板１０７は、ブラケット１０１の下面に対して一定距離離間した状態で対向配置され、当該ブラケット１０１と略平行に保持されている。回路基板１０７の上面の所定位置には、図３に示すように、磁石１０６から生じる外部磁界を検出する磁気検出センサ１０８が実装されている。磁気検出センサ１０８は、ブラケット１０１を挟んで磁石１０６と対向する位置に実装されている。
【００２１】
ここで、本実施の形態に係る磁気検出装置１００が有する磁気検出センサ１０８について図４を参照しながら説明する。図４は、本実施の形態に係る磁気検出装置１００が有する磁気検出センサ１０８について説明するための斜視図である。なお、図４においては、説明の便宜上、磁石１０６、磁気検出センサ１０８を実装する回路基板１０７のみを示している。
【００２２】
図４に示すように、磁石１０６は、概して円盤形状を有し、その中央に円形状の開口部１０６ａを有している。磁気検出センサ１０８は、この磁石１０６の開口部１０６ａの下方領域に対応する位置で回路基板１０７に実装されている。磁気検出センサ１０８は、巨大磁気抵抗効果を発揮する複数（例えば、４個）のＧＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）を備えている。一方、磁石１０６においては、磁気検出センサ１０８に対向配置される表面にＮ極とＳ極とが着磁されている。
【００２３】
磁気検出センサ１０８は、磁石１０６による外部磁界を磁気抵抗効果素子に作用させる。そして、磁気抵抗効果素子の電気抵抗値の変化を、磁石１０６による外部磁界の向きにより生じさせ、当該磁気抵抗効果素子の出力信号から磁気抵抗効果素子と磁石１０６との相対移動量を検出する。本実施の形態に係る磁気検出装置１００に接続された制御装置は、当該磁気検出センサ１０８で検出される上記相対移動量に基づいて、磁石１０６（ホイールギア１０５）の回転角度を検出することが可能となる。
【００２４】
磁気に感応して出力信号を出力する巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）は、基本的な構成として、交換バイアス層（反強磁石層）、固定層（ピン止め磁性層）、非磁性層及び自由層（フリー磁性層）をウエハー（図示せず）上に積層して形成され、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ(Giant Magnet Resistance)素子の一種である磁気抵抗効果素子として構成されている。
【００２５】
なお、磁気抵抗効果素子が巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を発揮するためには、例えば、交換バイアス層がα−Ｆｅ２Ｏ３層、固定層がＮｉＦｅ層、非磁性層がＣｕ層、自由層がＮｉＦｅ層から形成されることが好ましいが、これらのものに限定されるものではなく、磁気抵抗効果を発揮するものであれば、いずれのものであってもよい。また、磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果を発揮するものであれば、上記の積層構造のものに限定されるものではない。
【００２６】
次に、本実施の形態に係る磁気検出装置１００が有するブラケット１０１の構成について図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係る磁気検出装置が有するブラケット１０１の構成について示す斜視図である。
【００２７】
本実施の形態に係るブラケット１０１は、図５に示すように、概して矩形状に打ち抜き加工が施された平板状の金属板における同図に示す側方側の端部、並びに、同図に示す後方側の端部に曲げ加工を施すことにより形成される。このように曲げ加工を施すことでブラケット１０１を形成することで、ブラケット１０１における曲げ加工を施した部分における強度を高め、装置本体の全体の耐久性を向上している。なお、ここではブラケット１０１を形成する際、打ち抜き加工を施した後に曲げ加工を施す場合について示すが、その工程、加工方法についてはこれに限定されるものではない。
【００２８】
本実施の形態に係るブラケット１０１は、ギア１０４、１０５を保持する軸１０２、１０３が立設される平板部１０１ａと、平板部１０１ａの側方側で下方側に略垂直に折り曲げられた複数（本実施の形態では４本）の保持片１０１ｂと、同じく平板部１０１ａの側方側で上方側に略垂直に折り曲げられた１対の突出片１０１ｃと、平板部１０１ａの後方側で上方側に略垂直に折り曲げられた壁部１０１ｄと、壁部１０１ｄの近傍で側方側に突出する係合片１０１ｅとを有している。
【００２９】
保持片１０１ｂには、回路基板１０７を保持するための切り欠き１０１ｆが形成されている。切り欠き１０１ｆは、図５に示す前方側の保持片１０１ｂには同図に示す前方側から形成され、同図に示す後方側の保持片１０１ｂには同図に示す後方側から形成されている。また、切り欠き１０１ｆの下端部には、テーパ面が形成されている。これらの保持片１０１ｂが回路基板１０７に形成される長穴部１０７ａ（図７参照）に押し込まれ、切り欠き１０１ｆの下端部を折り曲げることにより、回路基板１０７がブラケット１０１に位置決めされ、かつ保持されることとなる。
【００３０】
突出片１０１ｃは、ブラケット１０１の側方側に突出すると共に、上方側に折り曲げられており、略Ｌ字形状を有している。そして、後述する筐体２００の収容部に収容されることで、本磁気検出装置１００自体を筐体２００に取り付けると共に、本磁気検出装置１００の位置決めを行うものである。壁部１０１ｄは、ブラケット１０１の剛性を高めることで、動き難くする。係合片１０１ｅは、後述する筐体２００の一対の係合片と係合することで、ブラケット１０１の先端を保持するものである。
【００３１】
ここで、本実施の形態に係る磁気検出装置１００が取り付けられる筐体２００の構成について図６及び図７を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る磁気検出装置１００が取り付けられる筐体２００の構成を示す斜視図である。図７は、本実施の形態に係る磁気検出装置１００が取り付けられた筐体２００の状態について示す正面図である。なお、図６においては、説明の便宜上、本磁気検出装置１００及びフラットケーブル２０３を省略している。
【００３２】
図６及び図７に示すように、本実施の形態に係る磁気検出装置１００が取り付けられる筐体２００には、凹部２０１内に磁気検出装置１００を保持する構造（以下、「保持構造」という）２０４が設けられている。この保持構造２０４は、図７に示す凹部２０１における側方側の双方の内壁に形成されている。
【００３３】
筐体２００が有する保持構造２０４は、本磁気検出装置１００が有するブラケット１０１の突出片１０１ｃを収容する収容部２０５と、本磁気検出装置１００が装着された状態で突出片１０１ｃの垂直部分の後方側に熱カシメなどにより折り曲げられる固定部２０６と、ブラケット１０１の係合片１０１ｅと係合することで、本磁気検出装置１００の先端を保持する一対の係合片２０７と、本磁気検出装置１００が有する回路基板１０７を受け入れる溝部２０８とを有している。
【００３４】
収容部２０５は、図６に示すように、保持構造２０４における途中の位置まで形成されている。また、図７に示すように、ブラケット１０１の係合部１０１ｃが有するＬ字形状に対応した形状を有している。固定部２０６は、収容部２０５よりも僅かに図６に示す前方側に突出している。後述するように、この収容部２０５よりも突出した部分が熱カシメなどにより収容部２０５に収容された突出片１０１ｃの後方側に折り曲げられる。溝部２０８は、保持構造２０４における奥側の位置まで形成されている。
【００３５】
このような構成を有する筐体２００に対して本磁気検出装置１００が図６に示す前方側から装着される。この場合において、本磁気検出装置１００は、ブラケット１０１の突出片１０１ｃが収容部２０５に収容されるように筐体２００の内側方向に押し込まれる。このとき、本磁気検出装置１００の回路基板１０７は、溝部２０８に受け入れられる。
【００３６】
本磁気検出装置１００を筐体２００の内側に押し込んでいくと、係合片１０１ｅが一対の係合片２０７に入り込む。更に筐体２００の内側に押し込むと、突出片１０１ｃが収容部２０５の奥側の端部に当接する。本磁気検出装置１００は、この位置において筐体２００に対して位置決めされる（図１参照）。この場合において、ブラケット１０１の壁部１０１ｄは、収容部２０１の奥側の内壁に当接せず、一定のクリアランスを設けるようにしてある。これは、温度変化等により筐体２００が膨張又は収縮した場合にも、本磁気検出装置１００を所定位置に位置決めするためである。
【００３７】
このように本磁気検出装置１００が位置決めされた後、作業者により固定部２０６の端部が、熱カシメ等によりそれぞれ突出片１０１ｃの後方側に折り曲げられる。具体的には、図７に示す左方側の固定部２０６ａを同図に示す左方側に折り曲げる一方、同図に示す右方側の固定部２０６ｂを同図に示す右方側に折り曲げる。このようにして収容部２０５に収容された突出片１０１ｃが筐体２００内で固定されることとなる。
【００３８】
このように、本実施の形態に係る磁気検出装置１００によれば、金属製のブラケット１０１によって磁石１０６が組み込まれたホイールギア１０５が保持されると共に、磁気検出センサ１０８が実装される回路基板１０７が保持されることから、磁石１０６と磁気検出センサ１０８との位置精度を高く維持することができるので、磁気検出センサ１０８における高い検出精度を確保することが可能となる。
【００３９】
特に、本実施の形態に係る磁気検出装置１００においては、ホイールギア１０５及び回路基板１０７を保持した状態で、ブラケット１０１の一部で筐体２００に保持されることから、装置本体の筐体２００に対する装着の前後において、磁石１０６と磁気検出センサ１０８との位置精度が低下することはない。また、ホイールギア１０５及び回路基板１０７が金属製のブラケット１０１で保持されることから、使用環境における温度変化に伴う劣化や経年劣化に対する耐久性を確保することが可能となる。
【００４０】
また、本実施の形態に係る磁気検出装置１００においては、ブラケット１０１に、筐体２００に対する装着方向と略直交する方向に突出する突出片１０１ｃを設け、当該突出片１０１ｃで筐体２００に保持される。このように装置本体の装着方向と略直交する方向に突出する突出片１０１ｃを筐体２００で保持するようにしたことで、減速ギア１０４と筐体２００との位置精度を高めることが可能となる。
【００４１】
特に、本実施の形態に係る磁気検出装置１００においては、突出片１０１ｃで筐体２００に対する装置本体の位置決めを行うようにしている。このため、筐体２００に保持される突出片１０１ｃを用いて装置本体の位置決めが行われることから、位置決めのための特別な構成を設ける必要がなくなるので、装置における部品点数を低減すると共に、その製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００４２】
また、本実施の形態に係る磁気検出装置１００においては、ブラケット１０１に、非磁性材料から成る金属製の軸１０３を立設し、この軸１０３でホイールギア１０５を回転可能に保持している。これにより、ブラケット１０１において、磁石１０６から生じる外部磁界に影響を与えることなくホイールギア１０５を保持することが可能となる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００４４】
上記実施の形態においては、特に図６に示す筐体２００に対して本磁気検出装置１００が取り付けられる場合について示しているが、上述したような保持構造２０４を備えていれば、他の形状、大きさを有する筐体２００に取り付けることが可能である。従って、保持構造２０４を備えることを前提として、様々な種類の筐体２００に本磁気検出装置１００を装着することが可能となる。
【００４５】
また、上記実施の形態においては、磁石１０６をホイールギア１０５の内部に組み込んだ場合について示しているが、磁石１０６が組み込まれる構成については、これに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、減速ギア１０４と噛合する他のギアを介して回転する回転体を配設し、当該回転体に磁石１０６を組み込むようにしても良い。しかしながら、上記実施の形態のようにホイールギア１０５に磁石１０６を組み込む場合には、装置における部品点数を低減すると共に、その製造コストを低減することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る磁気検出装置が外部の筐体に取り付けられた状態について説明するための図である。
【図２】上記実施の形態に係る磁気検出装置の構成を示す斜視図である。
【図３】上記実施の形態に係る磁気検出装置の構成を示す側面図である。
【図４】上記実施の形態に係る磁気検出装置が有する磁気検出センサについて説明するための斜視図である。
【図５】上記実施の形態に係る磁気検出装置が有するブラケットの構成について示す斜視図である。
【図６】上記実施の形態に係る磁気検出装置が取り付けられる筐体の構成を示す斜視図である。
【図７】上記実施の形態に係る磁気検出装置が取り付けられた筐体の状態について示す正面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  磁気検出装置
１０１  ブラケット
１０１ａ  平板部
１０１ｂ  保持片
１０１ｃ  突出片
１０１ｄ  壁部
１０１ｅ  係合片
１０１ｆ  切り欠き
１０２、１０３  軸
１０４  減速ギア
１０５  ホイールギア
１０６  磁石
１０７  回路基板
１０８  磁気検出センサ
２００  筐体
２０１  凹部
２０２  端子
２０３  フラットケーブル
２０４  保持構造
２０５  収容部
２０６ａ、２０６ｂ  固定部
２０７  係合片
２０８  溝部
【図１】
2008145215.tif 000003
【図２】
2008145215.tif 000004
【図３】
2008145215.tif 000005
【図４】
2008145215.tif 000006
【図５】
2008145215.tif 000007
【図６】
2008145215.tif 000008
【図７】
2008145215.tif 000009