(57)【要約】【課題】  被検出体の動作角度を検出する角度検出器に関し、コスト低減を実現し得る角度検出器を提供する。【解決手段】  被検出体の回転に応じて主軸２とともに回転する磁束発生部材３を設け、磁束発生部材３の回転に伴い変化する磁束の大きさを検出する磁電変換素子４によって、前記被検出体の回転に応じた検出信号を出力する角度検出器Ａであって、磁束発生部材３を取り巻くように配設される磁性部材６が主軸２を回転可能に軸支する軸支部材としての機能を有している。【選択図】  図１
2007327860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体の回転に応じて主軸とともに回転する磁束発生部材を設け、前記磁束発生部材の回転に伴い変化する磁束の大きさを検出する磁電変換素子によって、前記被検出体の回転に応じた検出信号を出力する角度検出器であって、
前記磁束発生部材を取り巻くように配設される磁性部材が前記主軸を回転可能に軸支してなることを特徴とする角度検出器。
【請求項２】
前記磁性部材を保持するハウジングを有し、前記ハウジングと前記磁性部材とは、インサート成形によって一体的に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の角度検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出体の動作角度を検出する角度検出器に関するものであって、例えば自動車のスロットルポジションセンサやステアリング角度センサに好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の角度検出器にあっては、内燃機関の吸気通路内に配設されたスロットルバルブの開閉動作に応じて前記スロットルバルブのシャフトが回転することで、前記シャフトの回転角度（つまり、前記スロットルバルブの開閉角度）を検出するスロットルポジションセンサが知られている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
かかる特許文献１に記載のスロットルポジションセンサからなる角度検出器は、前記シャフトの回転に応じて回転する回転軸（主軸）と、この回転軸の回転に同期して前記回転軸の周囲を回転する一対の磁石（磁束発生部材）と、前記回転軸の背後に位置し前記各磁石の回転動作に伴う磁束の大きさ（磁界強度）の変化を検出する磁電変換素子と、前記回転軸の下端部を挿通固定するための挿通固定部を有する円環部と前記各磁石を覆う筒状部とを備えた略円筒カップ形状の磁性部材と、前記回転軸が貫通する貫通部を有する円環板部と前記筒状部の外周を覆う円筒部とを備え前記磁性部材を収納する略円筒カップ形状のハウジングと、から主に構成されている。そして、この場合、前記磁性部材、並びに前記挿通固定部を通じて前記磁性部材と連結固定される前記回転軸は、前記ハウジングにおける前記円筒部の内壁面に収納固定され、前記磁性部材の前記筒状部と前記ハウジングの前記円筒部との間に介在する筒状の軸受部材によって回転可能に軸支される構成となっていた。
【特許文献１】特開平１１−１５３４０４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、特許文献１に記載の角度検出器の場合、回転軸である主軸を回転可能に軸支するにあたって、磁性部材の筒状部とハウジングの円筒部との間に専用の軸受部材を別途、配設する必要があるため、角度検出器を構成する部品点数が多くなり、組付費や部品費が嵩み、コスト上昇を招くという問題がある。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、コスト低減を実現し得る角度検出器の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、被検出体の回転に応じて主軸とともに回転する磁束発生部材を設け、前記磁束発生部材の回転に伴い変化する磁束の大きさを検出する磁電変換素子によって、前記被検出体の回転に応じた検出信号を出力する角度検出器であって、前記磁束発生部材を取り巻くように配設される磁性部材が前記主軸を回転可能に軸支してなることを特徴とする。
【０００６】
また本発明は、前記磁性部材を保持するハウジングを有し、前記ハウジングと前記磁性部材とは、インサート成形によって一体的に形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、初期の目的を達成でき、コスト低減を実現し得る角度検出器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１，図２は、本発明の実施形態を示すもので、以下、これらに基づいて本発明の実施形態を例えば車両に搭載されるステアリングの回転角度を検出する角度検出器に適用した場合について説明する。
【０００９】
図１，図２において、本実施形態による角度検出器Ａは、ハウジング１と、主軸２と、磁石（磁束発生部材）３と、磁電変換素子４と、回路基板５と、磁性部材６とから主に構成される。
【００１０】
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を備えている。この筒状部１ａの上端部１ｂには、後述する座金をかしめ固定するための一対のかしめ片１ｃが突出形成され、一方、各かしめ片１ｃの形成される箇所とは反対側となる筒状部１ａの下端部１ｄには、回路基板５の周囲を取り巻く環状壁部１ｅが延長形成されている。つまり、環状壁部１ｅの内部空間である空間部Ｓ内に回路基板５が収納され、かかる空間部Ｓは、後述する収納部の内部空間と連通している。
【００１１】
なお、１ｆは、回路基板５上に実装される磁電変換素子４を収納するための略袋形状（断面略凹部形状）からなる収納部であり、かかる収納部１ｆは、その開口端部１ｇが略円環板形状に形成された連結部１ｈを介して筒状部１ａの下端部１ｄと連結される構成となっている。言い換えると、収納部１ｆは、筒状部１ａの内部空間となる空洞部１ｉに配設される主軸２の後述する第２の凹部に収納されているとも言える。
【００１２】
また、１ｊは、リング状の磁性部材６の外周部を配設固定するために切り欠き形成された環状溝部であり、この環状溝部１ｊは、筒状部１ａの内部空間となる空洞部１ｉの内壁面を切り欠くことで得られるものである。なお、１ｋは、後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、主軸２をハウジング１に収納した際に、主軸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。
【００１３】
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一体的に形成されているものとする。あるいは、磁性部材６をハウジング１の環状溝部１ｊに圧入固定することで、ハウジング１と磁性部材６とを一体的に形成してもよい。このようにハウジング１とリング状磁性部材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、主軸２をハウジング１に収納した際に、主軸２の後述する平坦面と当接することから、前記平坦面を支持する支持部としての機能を有している。
【００１４】
主軸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」字形状に形成され、略円筒形状からなるベース部（円筒部）２ａと、この円筒部２ａの内部空間領域を上下に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、その内部空間領域の略中央部に円板部２ｂを介在させたことによって、ともに略円筒カップ形状からなる円筒部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。
【００１５】
略円筒カップ型の第１の凹部２ｃの先端部２ｅ（言い換えると、前記座金の前方に突出している第１の凹部２ｃの先端部２ｅ箇所）は、被検出体となるステアリングに直接またはギア等の部材を介して接続される。これにより先端部２ｅは、前記ステアリングの回転と同期して主軸２を回転させるための回転入力部（回転伝達部）としての機能を有している。
【００１６】
なお、第１の凹部２ｃの外壁面には、先端部２ｅ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に隣接している第１の載置面２ｆは、前記座金の内縁部を載置するためのものであり、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。
【００１７】
一方、略円筒カップの第２の凹部２ｄには、ハウジング１の収納部１ｆ並びに磁電変換素子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には、磁束発生部材３を収納するために磁束発生部材３の形状に対応した環状溝形状からなる環状凹部２ｉが形成されている。
【００１８】
なお、２ｊは、第２の凹部２ｄの外壁面を構成する円形状からなる外周面であり、この外周面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の外周面を構成する前記円形外周面とを繋ぐ環状平坦面２ｋは、主軸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によって支持される構成となる。つまり、環状平坦面２ｋは、主軸２をハウジング１内に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、主軸２のスラスト方向（主軸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（位置規制部）としての機能を有している。
【００１９】
また、１０は、主軸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上に載置される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とで囲まれる間隙に埋設され、角度検出器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、主軸２における第２の凹部２ｄの外周面２ｊと第２の載置面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、主軸２をハウジング１内に収納した後、前記間隙に埋設される。また、断面円形状のＯリング１０に代えて、断面Ｘ字形状のＸリングを採用することも可能である。
【００２０】
さらに、１１は、主軸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とハウジング１の上端部１ｂに設けられた受部１ｋと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リング１０を覆うように載置面２ｆ及び受部１ｋ上にかしめ固定される。具体的には、座金１１は、その内縁側底面部が主軸２の第１の載置面２ｆによって支持され、且つその外縁側底面部がハウジング１の受部１ｋによって支持された後、一対のかしめ片１ｃを主軸２の後述する中心軸側にそれぞれかしめることで、主軸２がハウジング１にかしめ固定される構成となる
【００２１】
磁石３は、略円環形状に形成され、２極着磁されている。また、磁石３は、磁電変換素子４（磁電変換素子４の後述するリード部を除いた部分）を取り巻くように主軸２における第２の凹部２ｄの環状凹部２ｉ内に圧入固定され、主軸２の回転とともに主軸２の回転中心軸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、主軸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。
【００２２】
磁電変換素子４は、ホールＩＣやＭＲ素子等の検出素子からなり、リード部４ａを介して回路基板５と電気的に接続され、主軸２（前記被検出体）とともに回転する磁石３の回転に応じて変化する磁束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（図示せず）を通じて外部に出力するものである。また、磁電変換素子４は、その磁気検出面がハウジング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。
【００２３】
そして、本実施形態の場合、磁電変換素子４は、主軸２の回転中心軸Ｌ上ではなく、主軸２の回転中心軸Ｌから外れた位置、すなわち主軸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、磁電変換素子４を主軸２の回転中心軸Ｌ上に配設してもよいが、磁電変換素子４から出力される検出信号（出力電圧）の出力特性（直線性）を考慮した場合、磁電変換素子４を主軸２の回転中心軸Ｌから外れた位置に配設することが望ましい。このことは、磁電変換素子４を回転中心軸Ｌ上ではなく回転中心軸Ｌから外れた位置に配設した方が、前記出力電圧の直線性が良好となることを意味している。
【００２４】
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Ｓに収納固定される。かかる回路基板５には、磁電変換素子４や前記端子、並びにコンデンサ等の各種電子部品が実装されている。また、５ａは、磁電変換素子４のリード部４ａが貫通する孔である。
【００２５】
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（回路基板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、磁電変換素子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に一体形成された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の背面側に突出する前記各突出ピンの突出端部を熱溶着すればよい。
【００２６】
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の周囲を取り巻くようにハウジング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）が主軸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、主軸２の回転時において、主軸２を回転可能に軸支する軸支部材（軸受部材）としての機能を有している。
【００２７】
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ジング１の環状溝部１ｊに配設固定されていることで、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電変換素子４の前記磁気検出面を通過するように分布するとともに磁性部材６の内部を通っており、磁性部材６の外側（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、前記漏洩磁束が無くなるので、磁電変換素子４を通過する磁束、言い換えると角度検出に利用される磁束の磁束密度が磁性部材を設けない場合に比べて大きくなり、検出精度を向上させることができる。
【００２８】
さらに、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ジング１の環状溝部１ｊに配設固定されていることで、所定の外部装置等から生じている磁力（磁束）が角度検出器Ａに作用していたとしても、かかる外部からの磁束は、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）を通ることは無くなる。これにより磁性部材６を設けたことで、磁石３の磁束は、外部からの磁束の影響を受けることが無くなるため、磁性部材６を設けない場合に必然的に生じていた磁気干渉（つまり、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り生じる磁気干渉）が防止され、検出精度の良好な角度検出器を提供することができる。
【００２９】
以上の各部により、主軸２（前記被検出体）の回転に応じた検出信号を出力することが可能な角度検出器Ａが構成されている。なお、図１に示すように磁電変換素子４の実装された回路基板５を収納する環状壁部１ｅの内部空間である空間部Ｓ、並びに磁電変換素子４を収納するように空間部Ｓと連通している収納部１ｆには、エポキシやシリコーン等からなる充填部材７が充填されており、これにより磁電変換素子４及び回路基板５が、ハウジング１内において気密的に収納保持されるようになっている。
【００３０】
以上のように本実施形態では、前記被検出体の回転に応じて主軸２とともに回転する磁石３を設け、磁石３の回転に伴い変化する磁束の大きさを検出する磁電変換素子４によって、前記被検出体の回転に応じた前記検出信号を出力する角度検出器Ａであって、磁石３を取り巻くように配設される磁性部材６が主軸２を回転可能に軸支してなることによって、角度検出器の構成部品として従来は必要であった主軸を軸支するための専用の軸支部材が不要となるため、部品点数が削減可能となり、コスト上昇を抑制することができる。
【００３１】
また本実施形態では、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一体的に形成されてなることによって、角度検出器Ａの組み付け時にハウジング１と磁性部材６と組み付ける工程が不要となるため、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態による角度検出器を示す断面図である。
【図２】同実施形態による角度検出器の各構成部品を分解して示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ    角度検出器
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
１ｉ  空洞部
１ｊ  環状溝部
２    ベース部（円筒部）
２ｃ  第１の凹部
２ｄ  第２の凹部
２ｉ  環状凹部
２ｋ  環状平坦面
３    磁束発生部材（磁石）
４    磁電変換素子
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
【図１】
2007327860.tif 000003
【図２】
2007327860.tif 000004