(57)【要約】【課題】  コストを抑制でき、精度及びレイアウト性を確保でき、２軸系の相対角度変位を直接検出することができる角度センサ１を提供すること。【解決手段】  マグネット６ｂとの相対角度変化を検出するホールIC７と、ホールIC７を設置した基板９を保持するサーキットホルダ５と、マグネット６ｂを保持するマグネットホルダ６と、を有する角度センサ１であって、マグネットホルダ６下端部の先端から両側の外周方向へ延びた内側クリップホルダ３と、サーキットホルダ５下端部の先端から、内側クリップホルダ３と重ならないよう両側の外周方向へ延びた外側クリップホルダ４と、内側クリップホルダ３及び外側クリップホルダ４の両端に設けられ、外部の相対回転変位する２系統の入力を行うクリップ１４を備えた。【選択図】        図１
2007113988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物との相対角度変化を検出する検出素子と、
前記検出素子を設置した基板を保持する基板保持部と、
前記検出対象物を保持する検出対象物保持部と、
前記検出対象物と検出素子とを相対角度変化を検出する配置にし、前記基板保持部と前記検出対象物保持部とを同軸で相対回転変位自在にする回転許容手段と、
前記基板保持部と前記検出対象物保持部にそれぞれ基端を接続し、筒形状であり同軸の外側で回転する外側回転軸部、及び前記外側回転部の筒形状の内穴の内側で同軸となるよう回転する内側回転軸部と、
前記内側回転軸部の先端から両側の外周方向へ延びた内側アームと、
前記外側回転軸部の先端から、前記内側アームと重ならないよう両側の外周方向へ延びた外側アームと、
前記内側アーム及び前記外側アームの両端に設けられ、外部の相対回転変位する２系統の入力を行う入力伝達部と、
を備える、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の角度センサにおいて、
前記入力伝達部は、
各アームの凹部を設けて、クリップを収容し、クリップのばね部分と凹部の壁面で挟むようにして外部と係合する、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の角度センサにおいて、
前記クリップのばね部分は、
各アームの両側において、同じ回転方向へ押圧するよう配置した、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の角度センサにおいて、
前記内側アームと前記外側アームが略十字になるよう配置した、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の角度センサにおいて、
前記回転許容手段は、
前記基板保持部の内部に前記検出対象物保持部を同軸で回転自在に収容する構造である、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の角度センサにおいて、
前記基板への前記検出素子の設置は、電気的な接続は直接基板に行いつつ、検出素子の素子部分を保持する保持部を介在させるようにし、保持部には取り付け孔を設け、
前記基板保持部には凸部を設けて、凸部を前記保持部の取り付け孔に挿入し、凸部の外周を膨張させるよう変形するタップスクリュで、基板と基板保持部、保持部を締結した、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項７】
検出対象物との相対角度変化を検出する検出素子と、
前記検出素子を設置した基板を保持する基板保持部と、
前記検出対象物を保持する検出対象物保持部と、
前記検出対象物と検出素子とを相対角度変化を検出する配置にし、前記基板保持部と前記検出対象物保持部とを同軸で相対回転変位自在にする回転許容手段と、
外部の相対回転変位する２系統の入力をそれぞれ前記基板保持部と前記検出対象物保持部へ伝達する入力伝達手段と、
前記基板と外部との電気的接続を行なうためのハーネスを設け、
前記ハーネスの一部を折り返させた折り返し部を設け、
前記折り返し部を引っ掛けるようにして係止する係止部を設け、
前記係止部と前記ハーネスの折り返し部の係止が解除する方向へのハーネスの動きを制限する係合収容部を設けた、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項８】
請求項７に記載の角度センサにおいて、
前記係止部は、
基板から外部へハーネスを引き出す方向に対して、直交するＬ字形状部材からなり、
前記係合収容部は、
基板から外部へハーネスを引き出す方向に沿って、所定の間隔の壁面でハーネスを挟んで保持する両部材からなる、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項９】
請求項１に記載の角度センサにおいて、
前記内側アームと前記外側アームの位置を組付位置に保持する仮止め手段を備える、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項１０】
請求項９に記載の角度センサにおいて、
前記組付位置は、
検出する相対角度が０となる位置である、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載の角度センサにおいて、
前記仮止め手段は、取り外さなければ、次の工程ができない位置に設けられている、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項１２】
請求項１に記載の角度センサにおいて、
前記基板保持部又は前記検出対象物保持部の絶対角度を検出する絶対角度検出手段を設けた、
ことを特徴とする角度センサ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の角度センサにおいて、
前記回転許容手段は、装置本体に前記基板保持部を回転自在にする受け部を設けたものであり、
前記絶対角度検出手段は、
前記基板保持部で保持される基板と前記装置本体により検出されるものである、
ことを特徴とする角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２軸系の相対角度変位を検出する角度センサの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の角度センサでは、基板パターンとして設けられた抵抗体に対して、回転変位する軸側に設けられたブラシが接触し、抵抗値の変化により回転変位、つまり角度を検出している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−７５４０５号公報（第２−８頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の角度センサにあっては、２軸系の相対角度変位を検出するためには、２個の角度センサを設け、差分を演算処理する必要があり、コスト増加、精度低下、レイアウト性の低下が問題となっていた。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、コストを抑制でき、精度及びレイアウト性を確保でき、２軸系の相対角度変位を直接検出することができる角度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、検出対象物との相対角度変化を検出する検出素子と、前記検出素子を設置した基板を保持する基板保持部と、前記検出対象物を保持する検出対象物保持部と、前記検出対象物と検出素子とを相対角度変化を検出する配置にし、前記基板保持部と前記検出対象物保持部とを同軸で相対回転変位自在にする回転許容手段と、前記基板保持部と前記検出対象物保持部にそれぞれ基端を接続し、筒形状であり同軸の外側で回転する外側回転軸部、及び前記外側回転部の筒形状の内穴の内側で同軸となるよう回転する内側回転軸部と、前記内側回転軸部の先端から両側の外周方向へ延びた内側アームと、前記外側回転軸部の先端から、前記内側アームと重ならないよう両側の外周方向へ延びた外側アームと、前記内側アーム及び前記外側アームの両端に設けられ、外部の相対回転変位する２系統の入力を行う入力伝達部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、コストを抑制でき、精度及びレイアウト性を確保でき、２軸系の相対角度変位を検出することができる角度センサを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の角度センサを実現する実施の形態を、実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の角度センサの斜視図である。図２は実施例１の角度センサの平面図である。図３は実施例１の角度センサの底面図である。図４は図２のＡ−Ａ断面図である。
実施例１の角度センサ１は、ロワケース２に設けられた取り付け部分を固定部材に取り付けて、底面部に配置した、内側クリップホルダ３と外側クリップホルダ４にそれぞれ、２軸系の回転部材を取り付け、相対回転位置を検出する。
【０００９】
実施例１の角度センサ１は、ロワケース２、内側クリップホルダ３、外側クリップホルダ４、サーキットホルダ５、マグネットホルダ６、ホールIC７、ICホルダ８、基板９、タップスクリュ１０、アッパケース１１を主要な構成としている。
ロワケース２は、下面を開放した筒形状である下側筒状部分２ａと、上面を開放した筒形状である上側筒状部分２ｂとを、中央で共有するように貫通穴２ｃを設け、ハーネスを取り付けるための平面部２ｄを設け、角度センサ１としての固定部材への取り付け部２ｅを設けたものである。
【００１０】
内側クリップホルダ３は、中央にマグネットホルダ６の下端部分を挿入し、且つ一体となって回転するよう係合する中央係合部３ａを設ける。また、中央係合部３ａから両方の外周側に伸長し、クリップ１４の取り付け部分３ｂを構成する。クリップ１４の取り付け部分３ｂは、略４角筒形状にし、クリップ１４を挿入することで、非検出物の回転するレバーの舌片を差し込める部分を形成する。
外側クリップホルダ４は、中央に内側クリップホルダ３の中央係合部３ａを貫通させるとともに、サーキットホルダ５の下端部分を挿入し、且つ一体となって回転するよう係合する中央係合部４ａを設ける。また、中央係合部４ａから両方の外周側に伸長し、クリップ１４の取り付け部分４ｂを構成する。クリップ１４の取り付け部分４ｂは、略４角筒形状にし、クリップ１４を挿入することで、非検出物の回転するレバーの舌片を差し込める部分を形成する。
【００１１】
サーキットホルダ５は、上方が開口した筒状の下面にさらに小さな筒状部分を下方に伸長するように設け、中央で上下に貫通する穴を設ける形状である。上側の筒状の下面と筒外壁により、マグネットホルダ６を回転自在に支持する。その際には、マグネットホルダ６の下端部分６ａは、下方に突出する構成にする。また、上側の筒状外壁部分には、ICホルダ８への取り付け凸部５ａを１８０対向した位置に２つ設ける。またこの凸部５ａは内側に孔を有する形状にしておく。
マグネットホルダ６は、厚みのある円板形状部分から下方に伸びる下端部分６ａを有する形状のもので、円板形状部分の中央には凹みを設けて、ホールIC７が、内部の中央に非接触で位置できるようにする。その凹みの外周側の１８０対向する２箇所内部には、マグネット６ｂを設ける。
【００１２】
ホールIC７は、磁束密度の変化を検出するホール素子と、検出信号の処理回路をワンチップにしたものである。実施例では、２個のホールIC７を用いているが、一体として説明する。
ICホルダ８は、ホールIC７のチップ部分に取り付けて保護するとともに取り扱いを容易にするものであり、両側に伸びた部分には、サーキットホルダ５の凸部５ａと係合する係合孔８ａを１８０対向する２箇所に設け、さらに、その内側で上面には、基板９へ係合するための凸部８ｂを１８０対向する２箇所に設ける。
【００１３】
基板９は、ホールIC７の検出信号を角度センサ１の出力となるよう処理する回路が設けられる。なお、ホールIC７も足が基板９に装着され、回路の一部となる。さらに、基板９には、タップスクリュ１０用の孔、ホールIC７の足用の孔、ICホルダ８との位置合わせ用の孔を設ける。
また、基板９には、外部に接続するためのハーネス１５が接続されている。
タップスクリュ１０は、基板９とICホルダ８、基板９とICホルダ８及びサーキットホルダ５を強固に締結する。
アッパケース１１は、ロワケース２に組み付けられる部品を保護するように周囲を覆うものである。
【００１４】
次に、実施例１の角度センサ１の組付け構造について説明する。
ロワケース２の上側筒状部分２ｂにサーキットホルダ５を、下端部分がロワケース２の貫通穴２ｃから下方に突出するように挿入して組み付ける。これにより、ロワケース２に対して、サーキットホルダ５が回転自在となる。
次に、サーキットホルダ５に上方からマグネットホルダ６を挿入する。その際には、サーキットホルダ５の貫通穴からマグネットホルダ６の下端部分６ａが突出するようにする。
【００１５】
この状態で、ロワケース２の下側筒状部分２ａには、貫通穴２ｃから、サーキットホルダ５の下端部分が下方へ向かって突出し、さらにその内側でマグネットホルダ６の下端部分６ａが下方に向かって突出していることになる。
このロワケース２の下側筒状部分２ａにおいて、サーキットホルダ５の下端部分に外側クリップホルダ４の中央係合部４ａを取り付ける。次に外側クリップホルダ４のクリップ取り付け部分４ｂと、クリップ取り付け部分４ｂの回転方向角度の位相を異なるようにした所定回転方向角度で、マグネットホルダ６の下端部分に内側クリップホルダ３の中央係合部３ａを取り付ける。
【００１６】
これにより、以下の動きが可能になる。
つまり、ロワケース２に対してサーキットホルダ５が回転可能になり、サーキットホルダ５に対してマグネットホルダ６が回転可能になる。サーキットホルダ５に対して外側クリップホルダ４は固定となり、マグネットホルダ６に対して内側クリップホルダ３は固定となる。よって、外側クリップホルダ４と内側クリップホルダ３は、互いの中央係合部３ａ，４ａから外周に延長した部分が干渉しない角度範囲において、ロワケース２に対してつまり絶対的にも、お互いに対してつまり相対的にも回転可能となる。
【００１７】
次に、ホールIC７をICホルダ８で保持し、ICホルダ８の凸部８ｂを基板９の位置決め孔に係合させ、タップスクリュにより基板９とICホルダ８を固定し、基板９とホールIC７は半田により電気的に接続する。
【００１８】
さらに、このように組付けたものを、ホールIC７の下方に突出するよう保持された素子部分を、マグネットホルダ６の中央の凹み部分の空間内部に位置させるように、言い換えると、対向するマグネットの間の空間内に位置させるようにし、基板９の孔とサーキットホルダ５の凸部の孔をタップスクリュ１０により固定する。
【００１９】
これによって、内側クリップホルダ３と外側クリップホルダ４の相対回転は、マグネットホルダ６とサーキットホルダ５の相対回転になるとともに、マグネット６ｂに対するホールIC７及びICホルダ８、基板９の相対回転となる。なお、基板９自体を回転させていることは本実施例１の特徴的な構造である。
【００２０】
次に、基板９と角度センサ１外部との電気的接続を行うハーネス１５の組付け構造について、説明する。
ロワケース２の平面部２ｄには、ハーネス収容部２ｆとＬ字突起部２ｇが設けられる。ロワケース２の長手方向の端部で、かつ平面部２ｄの端部から長手方向に沿った所定間隔の壁面によりハーネス収容部２ｆを構成し、さらに、ハーネス収容部２ｆと筒状部分との間となる平面部２ｄに、直立し、その先端で長手方向と直角方向に折曲したＬ字形状のＬ字突起部２ｇを設ける。
また、ハーネス１５は、輪を作るように折り返してテープ等で固定した折り返し部１５ａを設ける。また、この折り返し部１５ａを設ける際には、基板９に電気的に接続させた部分から折り返し部１５ａまでの長さに余裕を充分に持たせるようにする。その具体的な長さは、折り返し部１５ａを平面部２ｄに位置させた際に、基板９が張力など受けずに所定の角度範囲を回転運動できる長さにする。
【００２１】
このハーネス１５の折り返し部１５ａをＬ字突起部２ｇに引っ掛けるようにし、折り返し部１５ａから延びる部分をハーネス収容部２ｆの両壁面の間に挟むようにしてハーネス１５を固定する。これにより折り返し部１５ａから、基板９の取り付け部までが、アッパケース１１に対して許容される範囲で、大きくＵ字状にカーブさせる。
次にアッパケース１１によりロワケース２の平面部２ｄや上側筒状部分２ｂ、基板９、ハーネス１５等を覆うようにし、ロワケース２に固定すれば、組付けは完了である。
【００２２】
次に、内側クリップホルダ３と外側クリップホルダ４のクリップ構造について説明する。
図３、図５に示すように、内側クリップホルダ３及び外側クリップホルダ４はそれぞれ２箇所のクリップ取り付け部分を有している。
図６は、クリップの形状を説明するための一部断面図である。
図５、図６に示すようにクリップ１４は、四角孔形状のクリップ取り付け部分３ｂ，４ｂに対して、両側の側壁と側壁を接続する部分を設け、さらに側壁を接続する部分には、開口を設けてクリップ取り付け部分３ｂ，４ｂの内部と係合させる構造にする。またさらに、側壁を接続する部分は、図６に示すように上部で下方に向かって折り返し、さらに下方先端をテーパ状に折曲させている。この折り返した部分は、クリップ取り付け部分の壁面との間に所定の隙間を有するよう構成する。
【００２３】
これにより、この隙間に板状のものを差し込むと、折曲部分がばねとなり、板状のものは、ばね性によりクリップ取り付け部分３ｂ，４ｂの壁面に押し付けられて固定される。
また、この押し付け方向は、図７に示すように、内側クリップホルダ３、外側クリップホルダ４ともに左右で上下逆となるようにする。言い換えると同じ回転方向となるようにする。
【００２４】
次に仮止ピン構造について説明する。
ロワケース２の下側筒状部分２ａには、仮止ピン１６の差込み口２ｈを設ける。仮止ピン１６は、所定の間隔で並行な２つの差込み部分を有するものである。
図３は説明上、仮止ピン１６をロワケース２に差し込んだ状態を示す。
仮止ピン１６をロワケース２に差し込んだ状態では、２つの差込み部分の間に、内側クリップホルダ３のクリップ取り付け部分が挿入されて位置が保持され、且つ、２つの差し込み部分の先端が、サーキットホルダ５の下端部分と係合している外側クリップホルダ４に当接して、外側クリップホルダ４が内側クリップホルダ３と９０度の位相をなす状態で保持される。
【００２５】
次に作用を説明する。
[デバイスへの取り付けについて]
実施例１の角度センサ１に取り付けるデバイス１７は、図８に示すように、内側レバー１７ａと外側レバー１７ｂが相対回転する出力部となっており、内側レバー１７ａと外側レバー１７ｂはそれぞれ回転中心より外側で軸方向に伸びた舌片を２つずつ設けるようにする。
この舌片を角度センサ１の内側クリップホルダ３及び外側クリップホルダ４のクリップを取り付けた部分３ｂ，４ｂに差し込むように固定する。
【００２６】
ところで、このデバイス１７への取り付けでは、問題点がある。
内側クリップホルダ３及び外側クリップホルダ４では、初期位置の規制がないため、デバイス１７に取り付ける際には、取り付け部の位置調整を行う必要がある。しかしながら、取り付け部分３ｂ，４ｂがロワケース２内部であるため、位置調整が困難であり、従来に対し、相対角度変位が生じる内側クリップホルダ３及び外側クリップホルダ４では、さらに困難性が増しているという問題点があった。
この課題を実施例１では解決している。
【００２７】
[デバイスへの取り付け容易化作用]
実施例１では、ロワケース２に仮止ピン１６を差し込むことにより、内側クリップホルダ３及び外側クリップホルダ４を９０度の位相の位置関係で、かつその位置は、ロワケース２の差込み穴を基準に決まるため、組付け時に位置を調整する必要がなく、デバイス１７の取り付けが非常に容易となる。また、組付けの精度もよくなる。実施例１では、ロワケース２の差込み口２ｈの下部に取り付け穴２ｉを設け、デバイス１７とねじで固定する。このような場合には、互いの取り付け穴を基準にクリップホルダとレバー１７ａ、１７ｂの位置関係が決まるため、非常に組付けが容易になる。
【００２８】
実施例１の角度センサ１では、ロワケース２に差込み口２ｈを設けて、仮止ピン１６を差込み、デバイス１７との組付けを行う。
デバイス１７との組付けが終了後に、仮止ピン１６を取り外し、デバイス１７とロワケース２のねじ止め後にも仮止ピン１６用の差込み口２ｈは、角度センサ１の基板収容部と外部を連通させることがなく、充分な耐水性、絶縁性を確保することができる。
【００２９】
さらに、実施例１の角度センサ１では、仮止ピン１６をロワケース２に差し込んだ状態では、ロワケース２のデバイス１７との取り付け穴２ｉが上方から見て隠れるため、この状態ではねじ止めを行うことができない。そのため、ねじ止めの際には、必ず、仮止ピン１６を抜かなければならず、取り外し忘れを防止することになる。
【００３０】
[相対変位角度を直接検出する作用]
実施例１の角度センサ１では、デバイス１７の内側レバー１７ａが回転すると、係合させた内側クリップホルダ３が回転する。すると、内側クリップホルダ３と係合したマグネットホルダ６が回転することになる。すると、マグネットホルダ６の内部では、サーキットホルダ５に取り付けられているホールIC７に対して、マグネットホルダ６が保持するマグネットの角度位置が変更することになる。これによりホールIC７を通る磁束量が変化し、そのことによる検出電圧の変化から相対変位角度の変化が直接検出される。
【００３１】
また、デバイス１７の外側レバー１７ｂが回転すると、係合させた外側クリップホルダ４が回転する。すると、外側クリップホルダ４と係合したサーキットホルダ５が回転することになる。すると、マグネットホルダ６の内部では、マグネットホルダ６が保持するマグネット６ｂに対して、サーキットホルダ５に取付けられているホールIC７の角度位置が変更することになる。これによりホールIC７を通る磁束量が変化し、そのことによる検出電圧の変化から相対変位角度の変化が直接検出される。
このように実施例１の角度センサ１では、デバイス１７の内側レバー１７ａと外側レバー１７ｂの動きを別に検出して演算するのではなく、直接相対的な動きを検出することができる。よって、演算や基準位置の誤差などが減り、精度よく相対角度変位を検出することができる。
【００３２】
[ホールICとマグネットの位置精度向上]
実施例１の角度センサ１では、ホールIC７とマグネット６ｂとが、介在する別部材の係合により相対回転するため、多くの誤差が蓄積するおそれがあり、これにより精度の低下、位置関係ずれにより出力値の直線性の悪化が問題となる。また、使用される際に衝撃等で位置が変動すると、精度の低下、つまり検出角度誤差の発生となるため問題となる。
これに対し、実施例１ではタップスクリュ１０による取り付け構造により、この課題を解決している。
【００３３】
本実施例１では、ホールIC７、ICホルダ８、基板９のサーキットホルダ５への取り付けは、サーキットホルダ５の凸部５ａを、ICホルダ８の係合孔８ａに挿入し、基板９の孔からタップスクリュ１０をサーキットホルダ５の凸部５ａの孔に差し入れて凸部５ａを押し広げながらねじ止めされる。そのため、タップスクリュ１０取り付け後では、凸部５ａとICホルダ８の係合穴の間には、クリアランスが無い状態となる。つまり、サーキットホルダ５とガタなく、一体化する。
【００３４】
これによって、ICホルダ８の係合孔８ａとサーキットホルダ５の凸部５ａが、組付け時には、誤差のある状態で、ガタを有して挿入されるが、タップスクリュ１０による押し広げで、ガタの無い一体化する状態にされることで、ガタに対してセンタリングされるため、誤差蓄積が吸収され、精度の低下が抑制される。
また、これにより、組付けで位置ずれが生じて、出力値の直線性が悪化することも抑制される。
また、ホールIC７を保持しているICホルダ８を直接サーキットホルダ５に一体化して固定する取り付けになるため、マグネット６ｂに対するホールIC７の位置が安定する。
この一体化される取り付けは、使用の際の衝撃等を受けた際にも、ガタのない一体化している取り付けは、変化しないため、ガタが増えて精度に影響するようなことがない。
【００３５】
[クリップ部分における角度検出誤差の抑制作用]
本実施例１の角度センサ１では、検出誤差の抑制をクリップ部分においても行っている。
精度のよい角度検出を考えた場合、まず、２軸構造による相対角度変位の検出が考えられる。２軸構造にした場合には、デバイス側との取り付けは、ボルトで固定する構造を考案した。しかしながら、この構造においては、２つの軸に軸ずれが生じた場合、センサ内部に応力が発生し、破損する恐れがある。
【００３６】
これに対し、本実施例１のように、マグネットホルダ６とサーキットホルダ５の同軸構成にした場合、クリップホルダを中央からそれぞれ一つのアームを出し、一つのクリップでデバイス１７側と係合させる構成を考案した。しかしながら、この構造では、相対変位により、回転軸に軸ずれを起こす力が生じ、回転摺動のためのクリアランス分、軸ずれを生じて、それが角度検出誤差になるという問題が生じる。これは、動きのための許容範囲であるが、角度によりそのクリアランス分、動いて角度誤差になるのは、望ましいことではなかった。例えば、それぞれのアームの成す角が１８０度以下の場合、その角度が小さくなる側の合成方向へ力が働き、許容されるクリアランス分、いっぱいに軸がずれるように動いてしまうのである（図９参照）。
【００３７】
これに対し、本実施例１では、それぞれ相対変位するものを中央の回転部から両側にアーム状の延長部分を設け、それぞれ両側にクリップ取り付け部分３ｂ，４ｂを設けて、十字に重なる同軸構造にする。これによって、内側クリップホルダ３と外側クリップホルダ４のそれぞれ一方の外周への延長部分（アーム状部分）が１８０度以下で合成方向へ力を生じても、１８０度、反対側でも、同様に合成方向へ力が生じることになり、結果的に力が相殺されて、軸ずれ方向への力が生じず、よって軸ずれによる角度検出誤差の発生が抑制される。これにより、精度向上に寄与するデバイス取り付けクリップ構造となる。
【００３８】
さらに、このクリップ１４は、図７に示すように、内側クリップホルダ３及び外側クリップホルダ４のクリップ取り付け部分３ｂ，４ｂの壁面とクリップ１４のバネ部分により、デバイス１７の舌片部分を保持する構造である。さらに、両側のクリップ１４の押圧方向は、同じ回転方向となるようにしている。
デバイス１７の舌片を押さえる構造として、図１０に示すようにクリップ１４の２つのばね部分によって、両側からデバイス１７の舌片を押圧して保持する構造を考案した。しかしながら、この構造では、回転させる力が生じると、ばねの変位を生じるようになり、角度検出に対して、力に応じたばね変位の誤差を生じることになる。
【００３９】
さらに、図１０の構成では、クリップ１４とクリップ取り付け部３ｂ，４ｂとの取り付け誤差が存在することになり、両側から折曲したクリップ１４のばね部分の位置誤差も生じることになる。
【００４０】
本実施例１では、内側クリップホルダ３、外側クリップホルダ４ともに、クリップ取り付け部３ｂ，４ｂでは、クリップ１４のばね部分と、クリップ取り付け部の壁面によりデバイス１７の舌片を挟んで保持する構造であり、一方を固定部材とすることにより、強い荷重によって、デバイス１７の舌片を壁面に押し付けるようにして固定状態に保持する。これにより、回転させる力が生じた場合に、一方の回転方向は、固定部材で力を受けるため、力に応じたばね変位の誤差を生じることがない。他方の回転方向は、ばね力により強くデバイス１７の舌片を押し付けているため、２つのばね力による荷重より小さい荷重では、力に応じたばね変位の誤差を生じることがない。
【００４１】
両側からデバイス１７の舌片をばねで押し付けて固定保持するものでは、強い荷重で押し付けるようにしても、両方向からの荷重が相殺し、受けた荷重に対してばね変位分の誤差を生じてしまう。
これに対し実施例１では、使用領域で受ける力が全て、設定した荷重以下であるならば、力に応じたばね変位の誤差を生じることがなく、それを上回る使用があったとしても、設定した荷重を越えた分のみの誤差に抑制することができる。
【００４２】
さらに、本実施例１では、デバイス１７との係合に固定部材の壁面を使用しながらも、クリップ１４のばね部分による押圧方向を両側で、同じ回転方向にするため、デバイス１７側との取り付け誤差や、取り付け形状誤差などがある場合にも、内側クリップホルダ３又は外側クリップホルダ４の回転と、クリップ１４のばね部分の変位によりずれを吸収する。これにより、破損することなく組付けを行う。
つまり、同じ回転方向の設置により、壁面側へのずれを許容しなければならない場合には、内側クリップホルダ３又は外側クリップホルダ４が回転して吸収し、クリップ１４のばね変位側へのずれを許容しなければならない場合には、ばね変位で吸収する動きになる。異なる回転方向での設置となると、内側クリップホルダ３又は外側クリップホルダ４が回転して吸収する作用が生じず、ほとんどがクリップ１４のばね変位で吸収しなければならず、大きく変位させるためには、荷重を大きくできないために、上記説明したデバイス１７側との係合がうまくいかなくなる。
壁面同士、クリップ１４のバネ部分同士の回転方向が同じになる設置によって、デバイス１７側の保持を良好に行いつつ、ズレ等の吸収をさらに行うことになる。
【００４３】
[コストを抑制して基板回転を許容する作用]
本実施例１の角度センサ１では、ホールIC７を基板９に直接接続し、基板９をサーキットホルダ５とともに回転させることによって、コストを抑制しつつ、相対角度変位を直接検出する。そのため、基板９に接続して外部に少なくとも検出信号を出力するハーネス１５構造をどのようにするかが問題となる。構造によっては、非常にコストの高いものになってしまうためである。
【００４４】
本実施例１では、通常のハーネス１５に充分な余裕を持たせて、基板９の回転を許容している。また、そのハーネス１５の固定構造はコストを抑制しつつ、組付けを容易にしたものである。つまり、折り返し部１５ａをＬ字突起部２ｇに引っ掛けるようにし、折り返し部１５ａから延びる部分をハーネス収容部２ｆの両壁面の間に挟むだけである。非常に組付けが容易である。また、取り付け構造は、非常にコストを抑制したものとなる。
この状態では、外部からハーネス１５を引っ張る力が加えられた際には、Ｌ字突起部２ｇと折り返し部１５ａにより、その力を受けるため、外部からハーネス１５を引っ張ることが基板９の良好な回転を妨げることがない。
【００４５】
また、ハーネス１５を引っ張る方向に対して、略直交する方向へ動かそうとする力を受けた場合には、ハーネス収容部２ｆの両壁面の間に挟まれているので、この両壁面で力を受けるのみであり、何ら基板９の良好な回転を妨げることがない。
さらにまた、アッパケース１１を装着する状態、装着しない状態にかかわらず、基板９の回転が可能でかつ、ハーネス１５を充分に固定できていることは、角度センサ１のデバイス１７への取り付け、もしくは角度センサ１の組付け工程において、作業を容易にすることになる。
【００４６】
また、基板９に対して、通常のハーネス１５を取り付ける安価な構造になり、例えば、回転を許容する電気接続のための金属摺動部品や、回転を容易にするフラットケーブルなどを用いていないため、非常にコストを抑制した構成である。
【００４７】
次に、効果を説明する。
実施例１の角度センサ１にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４８】
(1)マグネット６ｂとの相対角度変化を検出するホールIC７と、ホールIC７を設置した基板９を保持するサーキットホルダ５と、マグネット６ｂを保持するマグネットホルダ６と、マグネット６ｂとホールIC７とを相対角度変化を検出する配置にし、サーキットホルダ５とマグネットホルダ６とを同軸で相対回転変位自在にし、サーキットホルダ５とマグネットホルダ６にそれぞれ基端を接続し、筒形状であり同軸の外側で回転するサーキットホルダ下端部、及びサーキットホルダ下端部の筒形状の内穴の内側で同軸となるよう回転するマグネットホルダ下端部６ａと、マグネットホルダ下端部６ａの先端から両側の外周方向へ延びた内側クリップホルダ３と、サーキットホルダ下端部の先端から、内側クリップホルダ３と重ならないよう両側の外周方向へ延びた外側クリップホルダ４と、内側クリップホルダ３及び外側クリップホルダ４の両端に設けられ、外部の相対回転変位する２系統の入力を行うクリップ１４を備えるため、コストを抑制でき、精度及びレイアウト性を確保でき、２軸系の相対角度変位を検出することができる。
【００４９】
(2)外部からの入力伝達は、内側クリップホルダ３及び外側クリップホルダ４に凹部を設けて、クリップ１４を収容し、クリップ１４のばね部分と凹部の壁面で挟むようにして外部と係合するため、回転する力で生じる角度検出誤差を抑制することができる。また、振動等により検出出力が頻繁に出力されるようなことがないようにできる。
【００５０】
(3)クリップ１４のばね部分は、内側クリップホルダ３及び外側クリップホルダ４の両側において、同じ回転方向へ押圧するよう配置したため、デバイス１７との取り付けに余裕を持たせ、デバイス１７との軸ずれが生じている場合でも、そのずれを吸収することができる。つまり、誤差を吸収することができる。また、余裕を持たせることで、組付け時に角度センサ１の一部が大きく応力を受けて変形等を起こすことを防止できる。
【００５１】
(4)内側クリップホルダ３と前記外側クリップホルダ４が略十字になるよう配置したため、デバイス１７との軸合わせが容易になり、さらに組み付け性が向上する。
【００５２】
(5)サーキットホルダ５とマグネットホルダ６を同軸で回転自在にする手段は、サーキットホルダ５の内部にマグネットホルダ６を同軸で回転自在に収容する構造であるため、コストを抑制した同軸回転構造にでき、ホールIC７とマグネット６ｂを同軸で回転変位する非接触の検出構造にできる。
【００５３】
(6)基板９へのホールIC７の設置は、電気的な接続は直接基板９に行いつつ、ホールIC７の素子部分を保持するICホルダ８を介在させるようにし、ICホルダ８には係合孔８ａを設け、サーキットホルダ５には凸部５ａを設けて、凸部５ａをICホルダ８の係合孔８ａに挿入し、凸部５ａの外周を膨張させるよう変形するタップスクリュ１０で、基板９とサーキットホルダ５、ICホルダ８を締結したため、ガタなく固定することができ、角度誤差を低減することができる。また、ホールIC７とマグネットの相対位置が精度よく保たれ、さらなる誤差低減ができる。
【００５４】
(7)マグネット６ｂとの相対角度変化を検出するホールIC７と、ホールIC７を設置した基板９を保持するサーキットホルダ５と、マグネット６ｂを保持するマグネットホルダ６と、マグネット６ｂとホールIC７とを相対角度変化を検出する配置にし、サーキットホルダ５とマグネットホルダ６とを同軸で相対回転変位自在にするようにし、外部の相対回転変位する２系統の入力をそれぞれサーキットホルダ５とマグネットホルダ６へ伝達する外側クリップホルダ４及び内側クリップホルダ３と、基板９と外部との電気的接続を行なうためのハーネス１５を設け、ハーネス１５の一部を折り返させた折り返し部１５ａを設け、折り返し部１５ａを引っ掛けるようにして係止するＬ字突起部２ｇを設け、Ｌ字突起部２ｇとハーネス１５の折り返し部１５ａの係止が解除する方向へのハーネス１５の動きを制限するハーネス収容部２ｆを設けたため、コストを非常に抑制した構成により、基板９を回転する構造を成立させることができ、組付け作業を容易にすることができる。
【００５５】
(8)Ｌ字突起部２ｇは、基板９から外部へハーネス１５を引き出す方向に対して、直交するＬ字形状部材からなり、ハーネス収容部２ｆは、基板９から外部へハーネス１５を引き出す方向に沿って、所定の間隔の壁面でハーネス１５を挟んで保持する両部材からなるため、ハーネス１５を外部から引くようなことがあっても、基板９の回転に支障がないようにできる。また、どのような方向へ外部からハーネス１５へ力を加えても、基板９の回転に支障がないようにでき、さらに、折り返し部１５ａの係合が解除されないようにでき、ハーネス１５の組付けは容易にできる。
【００５６】
(9)内側クリップホルダ３と外側クリップホルダ４の位置を組付位置に保持する仮止ピン１６を備えるため、デバイス１７との組付けを容易にすることができる。
【００５７】
(10)組付位置は、検出する相対角度が０となる位置であるため、デバイス１７への取り付け時に係合させる部分の位置調整を行う必要がなく、容易な取り付けとなる。また、角度センサ１の出力を用いる装置、システムでの初期化を容易にすることができる。
【００５８】
(11)仮止ピン１６は、取り外さなければ、デバイス１７への取り付け孔を覆っているため取り付け作業を行うことができないため、仮止ピン１６の取り外し忘れを防止することができ、工程における品質が向上できる。
【実施例２】
【００５９】
実施例２は、角度センサ１に、絶対角センサを設けた例である。
図１１は実施例２の角度センサ１の断面図である。図１２は実施例２の角度センサ１のアッパケース１１を省略した側面図である。
【００６０】
実施例２では、サーキットホルダ５の上面から外周側にはみ出した基板９部分の下面に、ブラシ１３との接触位置により検出抵抗値または検出電圧を異ならせる電極１２を設け、電極１２下方のロワケース２部分の２箇所にブラシ１３を設けて電極１２と接触させて、絶対角センサを構成する。
つまり、相対変位を非接触で検出するマグネット６ｂとホールIC７による相対角度の検出とは別に、サーキットホルダ５のロワケース２に対する絶対回転角度を検出するセンサを設ける。
【００６１】
作用を説明する。
[コストを抑制して相対角と絶対角を検出する作用]
実施例２では、外側クリップホルダ４から入力される外部からの相対角度変位に対し、サーキットホルダ５の回転によるマグネットとホールIC７での相対角度変位の検出に加えて、サーキットホルダ５とともに回転変位する基板９とロワケース２に設置したブラシ１３により、絶対角度を検出する。
この構成では、ホールIC７の基板９を用いており、ブラシ１３以外に特に部品が多く増えることがなく、非常にコストを抑制して絶対角度を検出する。
さらに、相対角度を検出するセンサと絶対角度を検出するセンサを１つのセンサにするため、レイアウト性が向上する。また、１つのセンサとなることにより、作業工数を低減させることになる。
【００６２】
効果を説明する。実施例２の角度センサにあっては、上記(1)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(12)サーキットホルダ５の絶対角度を検出するよう、ロワケース２のブラシ１３と基板９の電極１２を設けたため、コストを抑制して１つの角度センサ１で、相対角度と絶対角度の両方を検出することができ、レイアウト性や作業効率が向上できる。
また、絶対角度が検出できることは、角度センサ１を使用する装置、システムでは非常に有利となる。相対角度検出による制御等を行いながらも、絶対角度から、具体的な制御範囲を知ることができるからである。また、一方の絶対角度が検出できるため、必要に応じて、演算を行えば、他方の絶対角度を得ることもできる。
【００６３】
(13)サーキットホルダ５を回転自在にする構成は、ロワケース２にサーキットホルダ５を回転自在にする上側筒状部分２ｂを設けたものであり、絶対角度を検出する手段は、サーキットホルダ５で保持される基板９とロワケース２により検出されるものであるため、基板９を共有してコストを増加させず、非常にコストを抑制した１つの角度センサ１で、相対角度と絶対角度の両方を検出することができ、レイアウト性や作業効率が向上できる。
【００６４】
以上、本発明の角度センサを実施例１，実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６５】
実施例では、検出対象物をマグネット６ｂとし、検出素子をホールIC７としたが、他のものであってもよい。例えば、マグネットとMRセンサ、フォトインタラプタとスリット又は反射部材、発光素子と受光素子、電極とブラシなどである。
【００６６】
回転許容手段は、実施例では、ロワケース２の上側筒状部分２ｂでサーキットホルダ５を回転自在に摺動させるよう受け、サーキットホルダ５の内部でマグネットホルダ６を回転自在に摺動させるよう受ける構造であったが、軸受けを用いることにより回転を許容する構成であってもよい。
【００６７】
なお、実施例１、実施例２の角度センサについて、応用例として特に有用な例を以下に説明する。
図１３は自動変速機のセレクトアシスト装置の説明図である。図１４は自動変速機のセレクトアシスト装置のセレクト部の説明図である。
自動変速機のセレクトアシスト装置は、セレクトレバー５１１によるセレクト操作において、アシストを行う装置である。
回転軸５１９に対してそれぞれ回転可能に設けた第１回転部５１３と第２回転部５１７は、第１回転部５１３に設けた遊び溝５１３ａと、第２回転部５１７に設けた突起５１７ａの係合により、所定回転角度のみ、相対変位が可能で、この範囲を超えると突起５１７ａと遊び溝５１３ａの端部が係合して、連結した動きとなるものである。
【００６８】
この第１回転部５１３には、セレクトレバー５１１、セレクトノブ５１２を設けて、セレクト操作の入力を行うようにし、チェック機構５１４を設けて、図示しないばねで押圧される先端部５１４ａがチェックプレート５１４ｂの溝５１４ｃを移動することで、セレクト時の節度感を生成する。
第２回転部５１６には、レバー５１８を設けて自動変速機５５の制御レバー５５１とケーブル５４で連結する。また、第２回転部５１６には、ウォームホイール５１６を設けてアクチュエータ５２のウォーム５２１と係合させ、アクチュエータ５２により回転動作を行うようにする。
【００６９】
この第１回転部５１３と第２回転部５１７の相対角度変位を角度センサ１で検出し、コントローラ５３へ出力する。コントローラ５３は、図１４の遊び溝５１３ａの中央に突起５１７ａが位置する相対変位の許容量の中点になるようアクチュエータ５２を制御する。
すると、セレクトレバー５１１の操作による第１回転部５１３の回転に追従するよう第２回転部５１７がアクチュエータ５２の制御駆動で回転し、機械的に連結しない状態に保ちつつ、ケーブル５４による自動変速機５５への操作入力を行うのである。これにより、現存する機械式のセレクトレバーに対して、非常に小さいセレクトレバーにしても、軽い力の操作で自動変速機へのセレクト操作入力が可能となるのである。
【００７０】
また、アクチュエータ５２が作動不能な異常時でも、遊び溝５１３ａの端部と突起５１７ａを当てて、機械的に連結させて、さらに操作すれば、非常時の手動入力が可能である。
また、通常時は、チェック機構５１４のみの節度感となるため、自在な軽い操作フィーリングを実現できるのである。
【００７１】
この自動変速機のセレクトアシスト装置においては、第１回転部５１３と第２回転部５１７の相対変位角度を中点に近づけるよう制御するため、相対変位角度の検出には、高い精度が要求される。
そのため、実施例１、２に示す角度センサ１は、直接相対角度変位を精度高く検出でき、コストを抑制できるため、自動変速機のセレクトアシスト装置への応用が有利である。
【００７２】
さらに、実施例２のように、どちらかの絶対角度を検出できることは、絶対的な位置を見ながら制御を行うことができ、さらに良好なアシスト制御を可能にする。
但し、本角度センサは、相対角度変位を検出するものであれば、上記応用例に限らず応用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施例１の角度センサの斜視図である。
【図２】実施例１の角度センサの平面図である。
【図３】実施例１の角度センサの底面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】実施例１の角度センサの分解図である。
【図６】実施例１の角度センサのクリップ取り付け部分の断面図である。
【図７】実施例１の角度センサのクリップ取り付け部分の説明図である。
【図８】実施例１の角度センサに取り付けるデバイスの説明図である。
【図９】片腕形状でのクリップ取り付け部分への力の作用を説明する図である。
【図１０】両側からクリップで固定する構造の例を示す図である。
【図１１】実施例２の角度センサの断面図である。
【図１２】実施例２の角度センサのアッパケースを省略した側面図である。
【図１３】自動変速機のセレクトアシスト装置の説明図である。
【図１４】自動変速機のセレクトアシスト装置のセレクト部の説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  角度センサ
２  ロワケース
２ａ  下側筒状部分
２ｂ  上側筒状部分
２ｃ  貫通穴
２ｄ  平面部
２ｅ  取り付け部
２ｆ  ハーネス収容部
２ｇ  Ｌ字突起部
２ｉ  取り付け穴
２ｈ  差込み口
３  内側クリップホルダ
３ａ  中央係合部
３ｂ  取り付け部分
３ｃ  壁面
４  外側クリップホルダ
４ａ  中央係合部
４ｂ  取り付け部分
４ｃ  壁面
５  サーキットホルダ
５ａ  凸部
６  マグネットホルダ
６ａ  下端部分
６ｂ  マグネット
７  ホールIC
８  ICホルダ
８ａ  係合孔
８ｂ  凸部
９  基板
１０  タップスクリュ
１１  アッパケース
１２  電極
１３  ブラシ
１４  クリップ
１４ａ  ばね部分
１５  ハーネス
１５ａ  折り返し部
１５ｂ  Ｕ字屈曲部
１６  仮止ピン
１７  デバイス
１７ａ  内側レバー
１７ｂ  外側レバー
５１  セレクト部
５１１  セレクトレバー
５１２  セレクトノブ
５１３  第１回転部
５１３ａ  遊び溝
５１４  チェック機構
５１４ａ  先端部
５１４ｂ  チェックプレート
５１４ｃ  溝
５１６  ウォームホイール
５１７  第２回転部
５１７ａ  突起
５１８  レバー
５１９  軸
５２  アクチュエータ
５２１  ウォーム
５３  コントローラ
５４  ケーブル
５５  自動変速機
５５１  制御レバー
【図１】
2007113988.tif 000003
【図２】
2007113988.tif 000004
【図３】
2007113988.tif 000005
【図４】
2007113988.tif 000006
【図５】
2007113988.tif 000007
【図６】
2007113988.tif 000008
【図７】
2007113988.tif 000009
【図８】
2007113988.tif 000010
【図９】
2007113988.tif 000011
【図１０】
2007113988.tif 000012
【図１１】
2007113988.tif 000013
【図１２】
2007113988.tif 000014
【図１３】
2007113988.tif 000015
【図１４】
2007113988.tif 000016