(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物の回転に連動して回転するとともに少なくとも円筒形状部を有する磁性体からなるロータコアと、前記ロータコアの円筒形状部に固定された永久磁石と、前記ロータコアと対向するように配置されたステータコアと、前記ステータコアの内部に固設されるとともに通過する磁束密度に応じた信号を出力する磁気検出素子とを有し、前記磁気検出素子の出力信号に基づいて前記被検出物の回転角度を検出する回転角度センサであって、
前記永久磁石は、前記ロータコアの円筒形状部に固定されるとともに一端に開口部を有する有底収容孔を備えた樹脂製ホルダの前記有底収容孔内に収容されており、前記有底収容孔の側面の一部は、その底面部近傍から延在する片持ち梁にて形成され、前記片持ち梁の先端部近傍には前記有底収容孔の内部方向に向けて突出する突起部が形成されており、前記永久磁石は、前記開口部から前記有底収容孔内に挿入される際には、前記片持ち梁の突起部先端の前記永久磁石の表面への当接により前記片持ち梁が前記有底収容孔の外部へ向けて弾性変形することにより挿入可能とされ、挿入完了後前記永久磁石は、前記突起部が前記永久磁石の端部に係合することにより前記有底収容孔からの脱落が防止されるとともに前記有底収容孔内に固定されることを特徴とする回転角度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載された回転角度センサにおいて、前記樹脂製ホルダは、その片持ち梁のうち前記永久磁石に対向する面とは反対の面が前記ロータコアの円筒形状部の表面に当接するようにして、前記ロータコアの円筒形状部に固定されていることを特徴とする回転角度センサ。
【請求項３】
請求項２に記載された回転角度センサにおいて、前記片持ち梁のうち前記永久磁石に対向する面とは反対の面が、前記ロータコアの円筒形状部の内周側表面に当接していることを特徴とする回転角度センサ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載された回転角度センサにおいて、前記ロータコアは、前記円筒形状部を有する略有底円筒形状を呈しており、前記永久磁石を収容した前記樹脂製ホルダは、前記ロータコア内に挿入された後前記ロータコアの円筒形状部の一部を径内方向へ向けてかしめることにより、前記ロータコアの円筒形状部に固定されていることを特徴とする回転角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角度センサに関するものであり、特に、その構成部品であるところの被検出物の回転に連動して回転する磁性体からなるロータコアに永久磁石を固定する構造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、特開２００１−１８８００３号公報に開示されているように、被検出物の回転に連動して回転するとともに少なくとも円筒形状部を有する磁性体からなるロータコアと、ロータコアの円筒形状部に固定された永久磁石と、ロータコアと対向するように配置されたステータコアと、ステータコアの内部に固設されるとともに通過する磁束密度に応じた信号を出力する磁気検出素子とを有し、磁気検出素子の出力信号に基づいて被検出物の回転角度を検出する回転角度センサが知られている。
【０００３】
この公報において記載されている永久磁石は円環状を呈しており、ロータコアの円筒形状部の内周面に、接着又は樹脂モールドにより同心状に固定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロータコアに永久磁石を固定する構造に関して、上記公報に記載されているように、永久磁石を接着剤によりロータコアに固定する場合には、接着剤自体の接着性能を継続的に安定化するための接着剤の品質管理が困難であり、また、永久磁石とロータコアとの接着面に接着剤を流し込んだ後接着剤が乾燥するまで次の組付け工程への移行を待つ必要が生じるため、組付け作業工程において時間がかかるという問題があった。
【０００５】
また、ロータコアに永久磁石を固定する構造に関して、上記公報に記載されているように、永久磁石を樹脂モールドによりロータコアに固定する場合には、樹脂成形工程が必ず必要となり、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
よって、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、接着剤を用いず、かつ安価にて永久磁石をロータコアに固定することができる回転角度センサを提供することを技術的課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた技術的手段は、被検出物の回転に連動して回転するとともに少なくとも円筒形状部を有する磁性体からなるロータコアと、前記ロータコアの円筒形状部に固定された永久磁石と、前記ロータコアと対向するように配置されたステータコアと、前記ステータコアの内部に固設されるとともに通過する磁束密度に応じた信号を出力する磁気検出素子とを有し、前記磁気検出素子の出力信号に基づいて前記被検出物の回転角度を検出する回転角度センサであって、前記永久磁石は、前記ロータコアの円筒形状部に固定されるとともに一端に開口部を有する有底収容孔を備えた樹脂製ホルダの前記有底収容孔内に収容されており、前記有底収容孔の側面の一部は、その底面部近傍から延在する片持ち梁にて形成され、前記片持ち梁の先端部近傍には前記有底収容孔の内部方向に向けて突出する突起部が形成されており、前記永久磁石は、前記開口部から前記有底収容孔内に挿入される際には、前記片持ち梁の突起部先端の前記永久磁石の表面への当接により前記片持ち梁が前記有底収容孔の外部へ向けて弾性変形することにより挿入可能とされ、挿入完了後前記永久磁石は、前記突起部が前記永久磁石の端部に係合することにより前記有底収容孔からの脱落が防止されるとともに前記有底収容孔内に固定されることを特徴とする回転角度センサとした。
【０００８】
これによれば、永久磁石を樹脂ホルダに設けられている有底収容孔に挿入する際、有底収容孔の側面の一部に形成されている片持ち梁が有底収容孔の外部へ向けて弾性変形することを利用して、永久磁石が有底収容孔内に挿入可能となる。永久磁石の端部が片持ち梁の突起部先端を乗り越えた後は、片持ち梁がそれ自身の弾性力により弾性変形前の位置まで復帰することにより、永久磁石の端部が片持ち梁の突起部に係合し、永久磁石は、有底収容孔からの脱落が防止されるとともに有底収容孔内に固定されることになる。すなわち、樹脂ホルダに永久磁石を固定する際には、永久磁石を樹脂ホルダに設けられている有底収容孔に所定位置まで挿入するのみでよい。また、かかる有底収容孔が設けられている樹脂ホルダは、ロータコアの円筒形状部に固定されるものである。従って、永久磁石は、樹脂ホルダを介してロータコアの円筒形状部に固定されることになる。このように、かかる技術的手段によれば、接着剤を用いず、かつ、単純な工程にて安価に永久磁石をロータコアに固定することができる。
【０００９】
上記した技術的手段においては、樹脂製ホルダは、その片持ち梁のうち永久磁石に対向する面とは反対の面がロータコアの円筒形状部の表面に当接するようにして、ロータコアの円筒形状部に固定されるようにするとよい。
【００１０】
一般に、樹脂は、温度等の環境条件により強度が低下する場合があり、また、金属等に比して弾性係数が小さい。従って、環境条件や外部からの振動が加わること等によって、樹脂からなる樹脂製ホルダに収容されている永久磁石は、樹脂製ホルダの片持ち梁が収容孔の外部へ向けて弾性変形することにより、樹脂製ホルダから脱落することも考えられる。しかし、このようにすれば、樹脂製ホルダの有底収容孔内に永久磁石が収容・固定された後に、樹脂製ホルダをロータコアの円筒形状部に固定する際において、樹脂製ホルダは、その片持ち梁のうち永久磁石に対向する面とは反対の面がロータコアの円筒形状部の表面に当接するようにロータコアの円筒形状部に固定されることになる。従って、永久磁石を収容した樹脂製ホルダがロータコアの円筒形状部に固定された後は、樹脂製ホルダの片持ち梁が有底収容孔の外部へ向けて弾性変形することができなくなる。よって、樹脂製ホルダの片持ち梁の突起部と永久磁石の端部との係合が解除されることがないので、永久磁石の樹脂製ホルダからの脱落、ひいては永久磁石のロータコアからの脱落を確実に防止することができる。
【００１１】
これに加えて、片持ち梁のうち永久磁石に対向する面とは反対の面が、ロータコアの円筒形状部の内周側表面に当接するように構成するとよい。これによれば、永久磁石を収容した樹脂製ホルダは全体として、ロータコアの円筒形状部の内周面側に当接するように配置されることになる。従って、被検出物の回転に連動してロータコアが回転すると、ロータコアの円筒形状部に固定されている樹脂製ホルダ及びその内部に収容されている永久磁石には、遠心力が発生するところ、かかる遠心力は、磁性体からなり少なくとも樹脂よりは強固なロータコアの円筒形状部内周面に作用する。よって、かかる遠心力による樹脂製ホルダの変形は、強固なロータコアの円筒形状部内周面への樹脂製ホルダの当接により抑制され、遠心力が大きくなる高回転時においても、樹脂製ホルダのロータコアへの固定状態をより安定的に保持することが可能となる。
【００１２】
また、以上説明した技術的手段においては、ロータコアは、円筒形状部を有する略有底円筒形状を呈しており、永久磁石を収容した樹脂製ホルダは、ロータコア内に挿入された後ロータコアの円筒形状部の一部を径内方向へ向けてかしめることにより、ロータコアの円筒形状部に固定されるようにするとよい。これによれば、樹脂ホルダは、略有底円筒形状を呈したロータコアの内部に配置されることになり、ロータコアの円筒形状部の一部を径内方向へかしめるのみで、樹脂製ホルダをロータコアに固定することが可能となる。従って、単純な工程にて安価に、永久磁石を収容した樹脂製ホルダをロータコアに固定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係る回転角度センサの軸方向断面図である。
【００１５】
図１において、この回転角度センサの大略的な外観は、径外方向へ向けて延在するコネクタ部１ｂａを有する略有底円筒状の樹脂製の第１ハウジング１と、この第１ハウジングの開口部を覆うように同軸的に第１ハウジング１に固定された樹脂製の第２ハウジング３から構成されている。これら第１ハウジング１と第２ハウジング３との固定は、第１ハウジング１の開口端に形成された環状凸部１ｂｂを第２ハウジング３に形成された環状溝部３ｂにはめ込み、所定の手段にて両者を固定することにより行なわれている。
【００１６】
第２ハウジング３には、軸中心部に軸方向に貫通した貫通孔が形成されており、この貫通孔の一部に第２ハウジング３と一体成形されたブッシュ２１を介して、シャフト１７が第２ハウジング３に対して回転可能に支持されている。
【００１７】
シャフト１７の一端（図１において下端）には、図示しない被検出物が直接的又は間接的に一体回転するように結合されている。シャフト１７の他端には、その先端部から順に小径部１７ａ、中径部１７ｂ、及び大径部１７ｃがそれぞれ同軸的に形成されている。中径部１７ｂは、ブッシュ２１内に挿入されており、シャフト１７全体を第２ハウジング３に対して回転可能に支持している。大径部１７ｃの外周面は、第２ハウジング３において同軸的に設けられた環状凹部３ａ内に配置された環状のシール部材１９の内周面に形成されたシール部と当接している。これにより、外部からの水、ダスト等のセンサ内部への進入が防止されている。
【００１８】
シャフト１７の他端の先端部に形成された小径部１７ａには、有底円筒形状を呈した磁性体からなるロータコア１１の底面１１ｂの軸中心位置に形成された貫通孔が挿入されている。ロータコア１１は、その上記貫通孔をシャフト１７の小径部１７ａに挿入した後、その小径部１７ａの先端をかしめることにより、シャフト１７と一体的に固定されている。その結果、ロータコア１１は、シャフト１７を介して、図示しない被検出物の回転に連動して回転するようになっている。
【００１９】
ロータコア１１の円筒形状部１１ａには、その内周側表面に、略円筒形状を呈した樹脂製ホルダ１５が固定されている。樹脂製ホルダ１５内には、周方向に適宜間隔をおいて４つの永久磁石１３（図１においては２つ。後述する図２（ａ）を参照）が配置・固定されている。従って、永久磁石３は、樹脂製ホルダ１５を介してロータコア１１の円筒形状部１１ａに固定されている。これら樹脂製ホルダ１５のロータコア１１への固定方法、永久磁石１３の樹脂製ホルダ１５内への配置固定方法の詳細については後述する。なお、これらの固定・配置構造等は、図１においては詳細かつ正確には記載されていない。
【００２０】
第１ハウジング１は、１次成形部１ａと２次成形部１ｂとに分かれている。まず、１次成形部について説明する。１次成形部１ａには、コネクタ部１ｂａ内において一端が突出するターミナル５が予めインサート成形されている。また、１次成形部１ａには、その軸中心部においてセンサ内部に軸方向に突出した凸部１ａａが設けられており、この凸部１ａａ内には、センサ外部に開口したカップ状凹部１ａｂが形成されている。このカップ状凹部１ａｂ内には、ホール素子７（磁気検出素子）の本体が挿入・固定されており、ホール素子７の端子部７ａは、ターミナル５の他端部にプロジェクション溶接等により導電的に固定されている。
【００２１】
上記した凸部１ａａの外周部には、ステータコア９が配置されている。従って、ホール素子７は、ステータコア９の内部に配置されているとともに、ステータコア９は、ロータコア１１の内周面、ひいては永久磁石１３と対向する位置に配置されている。なお、ステータコア９の構成については周知の技術であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２２】
２次成形部１ｂは、１次成形部１ａに対してホール素子７の上記した取り付けが完了した後に、１次成形部１ａを覆うように１次成形部１ａと一体的に成形されている。前述したコネクタ部１ｂａ、及び第２ハウジング３を固定するための環状凸部１ｂｂは、この２次成形部１ｂの一部として成形されている。
【００２３】
図２は、前述した有底円筒形状を呈したロータコア１１の内部に、略円筒形状を呈するとともに内部に直方体形状を呈した４つの永久磁石１３を配置固定している樹脂製ホルダ１５が固定されている様子を示している。図２（ａ）は、その上面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。
【００２４】
図２において、略円筒形状を呈した樹脂ホルダ１５は、その外周面がロータコア１１の円筒形状部１１ａの内周側表面に当接するようにロータコア１１内に収容されている。樹脂製ホルダ１５には、その外周面のうちロータコア１１の開口部に近い側の端部において互いに対向する位置に２箇所だけ切欠部１５ｂが設けられている。樹脂製ホルダ１５は、ロータコア１１の円筒形状部１１ａのうち、この２箇所の切欠部１５ｂに対応する位置にある部分２箇所１１ｃを径内方向へ向けてかしめることにより、ロータコア１１に固定されている。
【００２５】
直方体形状を呈した４つの永久磁石１３は、樹脂製ホルダ１５において周方向に適宜間隔をおいて軸方向に形成された４つの有底収容孔１５ａ内にそれぞれ挿入され固定されている。有底収容孔１５ａの側面を形成する部分のうち径外方向位置の部分は、底面１５ａｂ近傍から軸方向に向けて延在する片持ち梁１５ａａにて形成されている。この片持ち梁１５ａａは、樹脂の弾性力により、底面１５ａｂ近傍を基点としてその先端部が径外方向に弾性変形可能となっている。片持ち梁１５ａａの先端部近傍には、有底収容孔１５ａの内部方向（図２において径内方向）に向けて突出する突起部１５ａｃが形成されている。樹脂製ホルダ１５の有底収容孔１５ａ内に挿入固定された後の永久磁石１３は、それ自身が有する複数の端部のうち有底収容孔１５ａの開口部側かつ径外方向側の端部が上記した突起部１５ａｃに係合することにより、有底収容孔１５ａ内に固定されている。
【００２６】
片持ち梁１５ａａのうち挿入されている永久磁石１３に対向する面（径内方向側の面）とは反対の面（径外方向側の面）は、樹脂製ホルダ１５全体としての外周面の一部を形成しており、ロータコア１１の円筒形状部１１ａの内周側表面に当接している。従って、永久磁石１３が挿入された後の樹脂ホルダ１５をロータコア１１内に挿入してかしめ固定した後の状態においては、片持ち梁１５ａａは、径外方向に弾性変形することはできず、永久磁石１３の上記した端部と突起部１５ａｃとの係合状態が必ず保持されるので、永久磁石１３が樹脂製ホルダ１５から脱落することはない。
【００２７】
図３は、樹脂製ホルダ１５の有底収容孔１５ａに対して永久磁石１３が挿入される際の様子を示している。この永久磁石１３の樹脂製ホルダ１５への挿入は、樹脂製ホルダ１５をロータコア１１に取り付ける前に実施されるものである。図３（ａ）は、その挿入前の状態を示し、図３（ｂ）は、その挿入中の状態を示し、図３（ｃ）は、その挿入が完了した後の状態を示している。
【００２８】
図３において、（ａ）に示す状態から、永久磁石１３は、有底収容孔１５ａの開口部からその内部へ向けて挿入開始され、（ｂ）に示す状態となる。この段階では、片持ち梁１５ａａの先端部近傍に形成された突起部１５ａｃの先端が、直方体を呈した永久磁石１３の径外方向の面に当接することにより、片持ち梁１５ａａが径外方向に弾性変形する。この弾性変形により、永久磁石１３は、有底収容孔１５ａ内に収容可能となる。この（ｂ）に示す段階からさらに永久磁石１３が底面１５ａｂに向けて挿入され、（ｃ）に示すように、永久磁石１３の上記した端部が片持ち梁１５ａａの突起部１５ａｃ先端を乗り越える段階まで到達すると、片持ち梁１５ａａは、それ自身の弾性力により弾性変形前の（ａ）に示す位置まで復帰する。また、この段階では、永久磁石１３は有底収容孔１５ａの底面１５ａｂに当接している。従って、（ｃ）に示す段階まで到達すると、永久磁石１３の上記した端部と突起部１５ａｃとが係合し、永久磁石１３は、有底収容孔１５ａからの脱落が防止されるとともに、有底収容孔１５ａ内に固定される。
【００２９】
以上説明したように、樹脂ホルダ１５に永久磁石１３を固定する際には、永久磁石１３を樹脂ホルダ１５に設けられている有底収容孔１５ａに所定位置まで挿入するのみでよい。また、かかる有底収容孔１５ａが設けられている樹脂ホルダ１５は、前述したようにかしめによりロータコア１１の円筒形状部１１ａに固定されている。従って、永久磁石１３は、樹脂ホルダ１５を介してロータコア１１の円筒形状部１１ａに固定されている。このように、本実施の形態によれば、接着剤を用いず、かつ、単純な工程にて安価に永久磁石１３をロータコア１１に固定することができる。
【００３０】
また、本実施の形態によれば、樹脂製ホルダ１５は、その片持ち梁１５ａａのうち永久磁石１３に対向する面とは反対の面がロータコア１１の円筒形状部１１ａの表面に当接するようにして、ロータコア１１の円筒形状部１１ａに固定されている。従って、永久磁石１３を収容した樹脂製ホルダ１５がロータコア１１の円筒形状部１１ａに固定された後は、樹脂製ホルダ１５の片持ち梁１５ａａが有底収容孔１５ａの外部へ向けて弾性変形することができなくなる。よって、樹脂製ホルダ１５の片持ち梁１５ａａの突起部１５ａｃと永久磁石１３の端部との係合が解除されることがないので、永久磁石１３の樹脂製ホルダ１５からの脱落、ひいては永久磁石１３のロータコア１１からの脱落を確実に防止することができる。
【００３１】
これに加えて本実施の形態によれば、片持ち梁１５ａａのうち永久磁石１３に対向する面とは反対の面が、ロータコア１１の円筒形状部１１ａの内周側表面に当接するように構成されている。従って、被検出物の回転に連動してロータコア１１が回転すると、ロータコア１１の円筒形状部１１ａに固定されている樹脂製ホルダ１５及びその内部に収容されている永久磁石１３には、遠心力が発生するところ、かかる遠心力は、磁性体からなり少なくとも樹脂よりは強固なロータコア１１の円筒形状部内周面に作用する。よって、かかる遠心力による樹脂製ホルダ１５の変形は、強固なロータコア１１の円筒形状部１１ａ内周面への樹脂製ホルダ１５の当接により抑制され、遠心力が大きくなる高回転時においても、樹脂製ホルダ１５のロータコア１１への固定状態をより安定的に保持することが可能となる。
【００３２】
さらには、本実施の形態によれば、永久磁石１３を収容した樹脂製ホルダ１５は、ロータコア１１内に挿入された後ロータコア１１の円筒形状部１１ａの一部を径内方向へ向けてかしめることにより、ロータコア１１の円筒形状部１１ａに固定されている。従って、ロータコア１１の円筒形状部１１ａの一部を径内方向へかしめるのみで、樹脂製ホルダ１５をロータコア１１に固定することが可能となる。従って、単純な工程にて安価に、永久磁石１３を収容した樹脂製ホルダ１５をロータコア１１に固定することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態に係る回転角度センサの機械的構成について説明した。最後に、この回転角度センサの作動について以下に簡単に説明する。
【００３４】
被検出物が回転すると、被検出物に固定されたシャフト１７が回転し、シャフト１７に一体的に固定されたロータコア１１も連動して回転する。ロータコア１１が回転すると、ロータコア１１に樹脂製ホルダ１５を介して固定されている４つの永久磁石１３も連動して回転する。そうすると、ステータコア９内に固設されたホール素子７を通過する磁束の向きが当該回転に応じて変化する。これにより、ホール素子７の磁気検出方向を通過する磁束の成分が周期的に変動することになる。ホール素子７は、その磁気検出方向を通過する磁束密度に応じた信号を出力する素子であるので、ホール素子７の磁気検出方向を通過する磁束の成分が周期的に変動することにより、ホール素子７の出力信号も周期的に変動する。このホール素子７の出力信号の周期的変動をコネクタ部１ｂａ内に露出しているターミナル５に接続されている図示しない外部の検出手段により検出することにより、被検出物の回転角度を検出することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、接着剤を用いず、かつ安価にて永久磁石をロータコアに固定することができる回転角度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る回転角度センサの軸方向断面図である。
【図２】ロータコア１１の内部に、永久磁石１３を配置固定している樹脂製ホルダ１５が固定されている様子を示しており、図２（ａ）は、その上面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。
【図３】樹脂製ホルダ１５の有底収容孔１５ａに対して永久磁石１３が挿入される際の様子を示しており、図３（ａ）は、その挿入前の状態を示し、図３（ｂ）は、その挿入中の状態を示し、図３（ｃ）は、その挿入が完了した後の状態を示している。
【符号の説明】
７  ホール素子（磁気検出素子）
９  ステータコア
１１  ロータコア
１１ａ  円筒形状部
１３  永久磁石
１５  樹脂製ホルダ
１５ａ  有底収容孔，    １５ａａ  片持ち梁，    １５ａｂ  底面，
１５ａｃ  突起部
【図１】
0003899909.tif 000002
【図２】
0003899909.tif 000003
【図３】
0003899909.tif 000004