(57)【要約】【課題】検出対象の回転角度の検出精度を向上する回転角度検出装置を提供する。【解決手段】回転角度検出装置は、対象回転軸部材９０と一体的に回転する相手側回転レバー９と、相手側回転レバー９に当接して回転するセンサ側回転レバー６と、センサ側回転レバー６の回転中心に設けられる回転軸部材３と、回転軸部材３を回転可能に支持する軸受４と、回転軸部材３に設けられたロータ５と、ロータ５の回転角度を検出する検出手段と、を備えている。センサ側回転レバー６と相手側回転レバー９とは、軸方向において軸受範囲Ｒに重なる位置で当接している。このような構成によれば、相手側回転レバー９がセンサ側回転レバー６に押し圧を加えたとき、回転軸部材３は軸受４内で傾斜することなく軸受４に押し付けられる。よって、回転軸部材３は安定的に回転することができるため、ロータ５の回転角度に対する検出手段の出力は安定する。【選択図】  図４
2016035429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象（９０）の回転角度を検出する回転角度検出装置（１）であって、
検出対象と一体的に回転する相手側回転レバー（９）と、
前記相手側回転レバーに当接して前記相手側回転レバーの回転に合わせて回転するセンサ側回転レバー（６）と、
前記センサ側回転レバーの回転中心に設けられる回転軸部材（３）と、
前記回転軸部材を回転可能に支持する軸受（４）と、
前記回転軸部材に設けられたロータ（５）と、
前記ロータの回転角度を検出する検出手段（８）と、
を備え、
前記回転軸部材の軸方向において前記軸受が前記回転軸部材を支持する範囲を軸受範囲（Ｒ）とするとき、前記センサ側回転レバーと前記相手側回転レバーとは、前記軸方向において前記軸受範囲に重なる位置で当接していることを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項２】
前記センサ側回転レバーは、
前記回転軸部材に接続されたセンサ側腕部（６１）と、
前記センサ側腕部において前記回転軸部材の径方向外側に配置され、前記軸方向において前記軸受範囲に重なる位置にまで延びているセンサ側当接部（６２）と、を有しており、
前記相手側回転レバーは、
前記検出対象に接続された相手側腕部（９１）と、
前記相手側腕部において前記回転軸部材の径方向外側に配置され、先端部分（９２１）が前記センサ側当接部に当接するように、前記センサ側当接部の延伸方向と交差する方向に延びている相手側当接部（９２）と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記軸受は、複数の分割軸受（４３、４４）から構成されており、
前記軸受範囲は、前記軸方向において前記分割軸受が前記回転軸部材を支持する範囲（Ｒ１）と、前記支持範囲同士の間の範囲（Ｒ２）とを含む範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸を中心にして回転するロータを検出対象と連動して回転させ、ロータの回転角度を検出手段により検出する回転角度検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１の回転角度検出装置は、スロットルセンサであり、軸受によって回転自在に支持された回転軸部材と、回転軸部材の一端に固定されたロータと、回転軸部材の他端に固定されたセンサ側レバーとを有している。センサ側レバーは、スロットルバルブのバルブシャフトに接続された相手側回転レバーに当接している。バルブシャフトが回転すると、相手側回転レバーがセンサ側レバーに押し圧を加え、回転軸部材およびロータが回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２６３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の回転角度検出装置では、回転軸部材が軸受に対して摺動しながら回転するため、回転軸部材と軸受との間には摺動のためのクリアランスが確保されている。センサ側レバーと相手側回転レバーとの当接具合が悪く、回転軸部材に軸受の端部を支点とするトルクが加わると、回転軸部材が軸受内で傾くことがある。このとき、ロータの回転動作は不安定になる。このため、検出手段によって検出される値は不安定になり、検出精度が低下する。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、検出精度を向上させた回転角度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回転角度検出装置は、検出対象の回転角度を検出するものであり、検出対象と一体的に回転する相手側回転レバーと、相手側回転レバーに当接して相手側回転レバーの回転に合わせて回転するセンサ側回転レバーと、センサ側回転レバーの回転中心に設けられる回転軸部材と、回転軸部材を回転可能に支持する軸受と、回転軸部材に設けられたロータと、ロータの回転角度を検出する検出手段と、を備えている。回転軸部材の軸方向において軸受が回転軸部材を支持する範囲を軸受範囲とするとき、センサ側回転レバーと相手側回転レバーとは、軸方向において軸受範囲に重なる位置で当接している。
【０００７】
上記構成では、検出対象が回転すると、相手側回転レバーが検出対象と一体的に回転する。このとき、相手側回転レバーに当接したセンサ側回転レバーは、相手側回転レバーによる押し圧を受け、相手側回転レバーの回転に合わせて回転する。相手側回転レバーの回転中心に設けられた回転軸部材と、回転軸部材に設けられたロータは、センサ側回転レバーと一体的に回転する。
【０００８】
以上の構成において、センサ側回転レバーと相手側回転レバーとは、軸方向において軸受範囲に重なる位置で当接しているため、相手側回転レバーによる押し圧が回転軸部材に加わったとき、回転軸部材に対して軸受を支点とするトルクが加わることはない。よって、仮にセンサ側レバーと相手側回転レバーとの当接具合に多少のズレがあったとしても、回転軸部材は軸受内で傾斜せず、安定的に軸受に押し付けられる。これにより、回転軸部材およびロータは安定的に回転することができる。
したがって、本実施形態の回転角度検出装置によれば、ロータの回転角度に対する検出手段の出力が安定し、検出対象の回転角度の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による回転角度検出装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による回転角度検出装置の一部を模式的に示す側面図である。
【図３】図２のＩＩＩ矢視平面図である。
【図４】図２のＩＶ矢視側面図である。
【図５】従来の回転角度装置の一部を模式的に示す側面図であり、（ａ）は対象回転軸部材の回転前を示し、（ｂ）はその回転後を示している。
【図６】本発明の他の実施形態による回転角度検出装置の一部を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
（全体構成）
本発明の一実施形態による回転角度検出装置１は、例えば、車両の吸気系に設けられるスロットルバルブの開度に応じて回転する軸部材や、操作ペダルの踏み込み量に応じて回転する軸部材等の回転角度を検出するために用いられる。以下では、回転角度検出装置１が回転角度を検出する検出対象を対象回転軸部材９０として説明する。
【００１１】
図１に示すように、回転角度検出装置１は、ハウジング２、回転軸部材３、軸受４、ロータ５、センサ側回転レバー６、リターンスプリング７、検出手段８、相手側回転レバー９等を備えている。なお、図１では、回転角度検出装置１を側方から見たときの相手側回転レバー９および対象回転軸部材９０の配置を二点鎖線により示している。
【００１２】
ハウジング２は、ロータ５を収容するロータ収容部２１と、センサ側回転レバー６を収容するレバー収容部２２と、スロットル装置やアクセル装置等との電気的接続用のコネクタ部２３とを有している。ロータ収容部２１とレバー収容部２２との間には、回転軸部材３が挿通するための貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４には軸受４が設けられている。
【００１３】
回転軸部材３は、軸受４を介してハウジング２に回転可能に支持されている。回転軸部材３の回転軸を軸Ｓと称する。なお、回転軸部材３の軸Ｓは、対象回転軸部材９０の回転軸と同軸に配置されている。以下では、適宜、回転軸部材３の軸方向を単に「軸方向」といい、回転軸部材３の径方向を単に「径方向」といい、回転軸部材３の周方向を単に「周方向」という。また、以下の説明において単に「径方向内側」および「径方向外側」という場合、回転軸部材３の軸Ｓを中心とした径方向内側および径方向外側を示している。
【００１４】
ロータ５は、ロータ収容部２１内に収容され、回転軸部材３の一端３１に固定されている。
センサ側回転レバー６は、レバー収容部２２に収容され、回転軸部材３の他端３２に接続されている。本実施形態では、回転軸部材３を中心として互いに１８０度離れた位置に２つのセンサ側回転レバー６が配置されている。
【００１５】
また、センサ側回転レバー６は、回転軸部材３に接続され、回転軸部材３の径方向外側に向かって延びているセンサ側腕部６１と、センサ側腕部６１において回転軸部材３の径方向外側に配置されているセンサ側当接部６２とを有している。
【００１６】
リターンスプリング７は、一端がハウジング２に固定され、他端がセンサ側回転レバー６に固定されており、センサ側回転レバー６を周方向の一方へ付勢している。
【００１７】
検出手段８は、ロータ５の回転角度を検出するための手段である。本実施形態では、検出手段８は、接触式センサであり、抵抗回路面を有する基板８１と、ロータ５に固定された複数の接触子８２とを有している。基板８１の抵抗回路面に対する接触子８２の接触位置は、ロータ５の回転と共に変化する。よって、検出手段８は、ロータ５の回転量を抵抗値の変化に変換することにより、ロータ５の回転角度を検出することができる。
【００１８】
相手側回転レバー９は、対象回転軸部材９０の一端に接続されており、対象回転軸部材９０と一体的に回転する。相手側回転レバー９は、対象回転軸部材９０に接続され、対象回転軸部材９０の径方向外側に向かって延びている相手側腕部９１と、相手側腕部９１において対象回転軸部材９０の径方向外側に配置されている相手側当接部９２とを有している。相手側当接部９２は、２つのセンサ側回転レバー６のうち一方のセンサ側当接部６２と当接している。
【００１９】
以上の構成において、対象回転軸部材９０が回転すると、相手側回転レバー９が対象回転軸部材９０と一体的に回転し、相手側当接部９２はセンサ側当接部６２に周方向の押し圧を加える。このとき、センサ側回転レバー６は、リターンスプリング７の付勢力に抗して相手側回転レバー９の回転に合わせて回転し、回転軸部材３およびロータ５はセンサ側回転レバー６と一体的に回転する。ロータ５の回転角度は検出手段８によって検出される。このようにして、回転角度検出装置１は対象回転軸部材９０の回転角度を検出することができる。
【００２０】
その後、対象回転軸部材９０が反対側に回転すると、相手側回転レバー９の相手側当接部９２は、センサ側当接部６２から離れる側に進む。これにより、センサ側回転レバー６は、リターンスプリング７の付勢力によって元の位置に戻るように回転する。
【００２１】
（特徴構成）
次に、本実施形態の特徴的構成について、さらに図２〜図４を参照して説明する。
なお、図２〜４は、図１に示す回転角度検出装置１のうち、ハウジング２や検出手段８等を省略して模式的に示す図である。また、図２〜図４では、回転軸部材３と軸受４との間のクリアランスを分かりやすいように拡大して示しており、図２および図４では、回転軸部材３の配置を示すために軸受４のみを断面図にして示している。
【００２２】
以下では、軸受４が回転軸部材３を支持する軸方向の支持範囲を軸受範囲Ｒと称する。本実施形態では、軸受４の一端面４１と他端面４２との間の軸方向の範囲が軸受範囲Ｒに相当する。
【００２３】
センサ側回転レバー６のセンサ側腕部６１は、径方向に沿って延びており、センサ側当接部６２は、センサ側腕部６１からロータ５側に向かって軸方向に延びている。センサ側当接部６２のロータ５側の大部分は、軸方向において軸受範囲Ｒに重なる位置に配置されている。また、センサ側当接部６２は、軸方向および径方向に平行なセンサ側当接面６２１を有している。
【００２４】
相手側回転レバー９の相手側腕部９１は、クランク状に折れ曲がりながら径方向に平行な方向に延びており、相手側当接部９２は、相手側腕部９１からセンサ側当接部６２に向かって軸方向に対して傾斜しながら延びている。相手側当接部９２による押し圧Ｐの加わる方向を左右方向として軸方向に垂直な方向から見たとき、相手側腕部９１と相手側当接部９２との間になされる角度αは鋭角である（図４参照）。これにより、センサ側当接部６２の延伸方向Ｄ１と相手側当接部９２の延伸方向Ｄ２とは、互いに交差する方向に延びている。また、相手側当接部９２の先端部分９２１は、軸方向において軸受範囲Ｒに重なる位置に配置されている。
【００２５】
本実施形態では、相手側当接部９２の先端部分９２１が、センサ側当接面６２１に対して、軸方向において軸受範囲Ｒに重なる位置で当接している。これにより、センサ側回転レバー６と相手側回転レバー９とが、軸方向において軸受範囲Ｒに重なる位置で当接している。言い換えると、センサ側回転レバー６と相手側回転レバー９とは、軸受４の一端面４１を含む軸方向に垂直な第一仮想平面ＶＰ１と、軸受４の他端面４２を含む軸方向に垂直な第二仮想平面ＶＰ２との間において当接している。
【００２６】
（従来技術の問題点）
従来の回転角度検出装置１００の問題点について、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、図５（ａ）、（ｂ）では、回転軸部材３の配置を示すために軸受４のみを断面図にして示している。また、説明のため、回転軸部材１３０の側面と軸受１４０との間のクリアランスを分かりやすく拡大して示している。
【００２７】
ここで、軸方向において軸受１４０が回転軸部材１３０を支持する軸方向の支持範囲を軸受範囲Ｒとすると、従来の回転角度検出装置１００では、センサ側回転レバー１６０と相手側回転レバー１９０とは、軸方向において軸受範囲Ｒの外側で当接している。また、センサ側回転レバー１６０と相手側回転レバー１９０とは、互いに一定範囲で面接触している。
【００２８】
対象回転軸部材９０の回転前、センサ側回転レバー１６０と相手側回転レバー１９０との当接具合が、図５（ａ）に示すようにずれていると仮定する。
このような場合において、対象回転軸部材９０が回転し、相手側回転レバー１９０がセンサ側回転レバー１６０に押し圧Ｐを加えると、図５（ｂ）に示すように、回転軸部材１３０には軸受４の端部１４１を支点とするトルクＴが加わる。これにより、回転軸部材１３０は軸受１４０内で傾き、回転軸部材１３０の軸Ｓと対象回転軸部材９０の回転軸との間にズレが生じる。このため、回転軸部材１３０およびロータ１５０の回転動作が不安定になり、ロータ１５０の回転角に対する検出手段１８０の出力変動が発生する。これにより、従来の回転角度検出装置１００では、対象回転軸部材９０の回転角度の検出精度が低下する。
【００２９】
（本実施形態の効果）
次に、本実施形態の回転角度検出装置１の効果について、再び図４を参照して説明する。
本実施形態の回転角度検出装置１では、上述したように、センサ側回転レバー６と相手側回転レバー９とが、軸方向において軸受範囲Ｒに重なる位置で当接している。
このような構成によれば、仮にセンサ側回転レバー６と相手側回転レバー９との当接具合に多少のずれがあったとしても、相手側回転レバー９による押し圧Ｐが回転軸部材３に加わったとき、回転軸部材３の側面の一方側が軸方向において全体的に軸受４に押し付けられる。よって、回転軸部材３と軸受４との間にクリアランスが確保されていても、回転軸部材３は軸受４内で傾斜することはない。これにより、回転軸部材３およびロータ５は安定的に回転することができる。
したがって、本実施形態の回転角度検出装置１によれば、ロータ５の回転角度に対する検出手段８の出力は安定し、対象回転軸部材９０の回転角度を検出する精度を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施形態の回転角度検出装置１では、上述したように、センサ側当接部６２の延伸方向Ｄ１と相手側当接部９２の延伸方向Ｄ２とが互いに交差する方向に延びており、相手側当接部９２の先端部分９２１がセンサ側当接部６２に当接している。このような構成によれば、相手側当接部９２がセンサ側当接部６２に軸方向の１点で接触するため、センサ側回転レバー６と相手側回転レバー９との軸方向の当接位置について、確実な位置合わせを行うことができる。
【００３１】
（他の実施形態）
（ア）他の実施形態では、図６に示すように、軸受４が複数の分割軸受４３、４４によって構成されていてもよい。この場合、軸受範囲Ｒは、分割軸受４３、４４が回転軸部材３をそれぞれ支持する軸方向の支持範囲Ｒ１と、各支持範囲Ｒ１に挟まれた間隙範囲Ｒ２とを含む軸方向の範囲である。本実施形態では、複数の分割軸受４３、４４のうち、軸方向の一方側に配置された分割軸受４３の当該一方側の端面４３１と、軸方向の他方側に配置された分割軸受４４の当該他方側の端面４４１との間が軸受範囲Ｒに相当する。このような構成によっても上述と同様の効果が奏される。
【００３２】
（イ）センサ側当接部６２の延伸方向Ｄ１および相手側当接部９２の延伸方向Ｄ２は、相手側当接部９２の先端部分９２１がセンサ側当接部６２に当接するように、互いに交差する方向であることが好ましいが、軸方向に対する傾斜については上記実施形態に記載したものに限られない。例えば、センサ側当接部６２の延伸方向Ｄ１および相手側当接部９２の延伸方向Ｄ２は、いずれか一方が、または両者が異なる角度で軸方向に対して傾斜してもよい。
【００３３】
（ウ）本発明は、センサ側当接部６２の延伸方向Ｄ１と相手側当接部９２の延伸方向Ｄ２とが互いに交差することに限定されるものではなく、延伸方向Ｄ１およびＤ２は互いに平行の関係であってもよい。この場合、センサ側回転レバー６と相手側回転レバー９とは、少なくとも軸方向において軸受範囲Ｒに重なる位置で当接していれば、軸受範囲Ｒの外側で当接していてもよい。
【００３４】
（エ）他の実施形態では、検出手段８は接触式に限られず、非接触式であってもよい。例えば、検出手段８は、ロータ５に固定されたマグネットと、磁束変化を検知するホール素子が設けられた基板とを有していてもよい。この場合、ロータ５は、回転軸部材３軸Ｓ部分にマグネットを保有可能な構成であればよい。
【００３５】
（オ）回転角度検出装置１が有するセンサ側回転レバー６は２つであることに限定されず、１つであってもよい。また、回転角度検出装置１が予備的にもう１つの相手側回転レバー９を有することにより、相手側回転レバー９とセンサ側回転レバー６との組み合わせが２組であってもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・回転角度検出装置
３・・・回転軸部材
４・・・軸受
５・・・ロータ
６・・・センサ側回転レバー
７・・・リターンスプリング
８・・・検出手段
９・・・相手側回転レバー
９０・・・対象回転軸部材
【図１】
2016035429.tif 000003
【図２】
2016035429.tif 000004
【図３】
2016035429.tif 000005
【図４】
2016035429.tif 000006
【図５】
2016035429.tif 000007
【図６】
2016035429.tif 000008