(57)【要約】【課題】主に自動車のステアリングの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関し、誤差が少なく、回転角度の確実な検出が可能なものを提供することを目的とする。【解決手段】磁石５Ａと５Ｂが装着された第一及び第二の検出体１２、１３を、回転可能に保持するホルダー２０を設けると共に、このホルダー２０を磁気検出素子６Ａと６Ｂが装着された配線基板１４に係止することによって、第一及び第二の検出体１２、１３がホルダー２０に保持されると共に、このホルダー２０が配線基板１４に係止されているため、組立て時や高低温下で使用時の、磁石５Ａ、５Ｂと磁気検出素子６Ａ、６Ｂの中心ずれを小さくすることができ、誤差が少なく、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を得ることができる。【選択図】図１
2009063393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに連動して回転する回転体と、この回転体に連動して回転する検出体と、配線基板に装着され、上記検出体に装着された磁石の磁気を検出する磁気検出素子と、この磁気検出素子からの検出信号により上記回転体の回転角度を検出する制御手段からなり、上記検出体を回転可能に保持するホルダーを設けると共に、このホルダーを上記配線基板に係止した回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車のステアリングホイールの回転角度検出等に用いられる回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高機能化が進むなか、様々な回転角度検出装置を用いてステアリングホイールの回転角度を検出し、この回転角度を用いて車両の各種制御を行うものが増えている。
【０００３】
このような従来の回転角度検出装置について、図４及び図５を用いて説明する。
【０００４】
図４は従来の回転角度検出装置の部分断面図、図５は同分解斜視図であり、同図において、１は側面外周に平歯車部１Ａが形成された回転体で、中央部には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する係合部１Ｂが設けられている。
【０００５】
そして、２は側面外周に平歯車部２Ａが形成された第一の検出体、３は側面外周に平歯車部２Ａとは歯数の異なる平歯車部３Ａが形成された第二の検出体で、第一の検出体２の平歯車部２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第二の検出体３の平歯車部３Ａが第一の検出体２の平歯車部２Ａに噛合している。
【０００６】
また、４は第一及び第二の検出体２、３の上方にほぼ平行に配置された配線基板で、上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一の検出体２の中央に装着された磁石５Ａと、第二の検出体３の中央に装着された磁石５Ｂとの対向面には、磁気検出素子６Ａと６Ｂが各々装着されている。
【０００７】
そして、このように対向した磁石５Ａと磁気検出素子６Ａによって第一の検出手段が、同じく磁石５Ｂと磁気検出素子６Ｂによって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板４にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子６Ａや６Ｂに接続された制御手段７が形成されている。
【０００８】
さらに、８は略箱型で絶縁樹脂製のケースで、このケース８の貫通孔８Ａ内に回転体１が、中空筒部８Ｂに第一の検出体２が、中空筒部８Ｃに第二の検出体３が各々回転可能に保持されている。
【０００９】
また、９は略箱型で絶縁樹脂製のカバーで、このカバー９がケース８上面の開口部を覆い、ケース８とカバー９内に回転体１や第一の検出体２、第二の検出体３が回転可能に、配線基板４がカバー９に固着されて各々保持されると共に、ケース８とカバー９が複数のネジ１０によって結合されて、回転角度検出装置が構成されている。
【００１０】
そして、このように構成された回転角度検出装置が、制御手段７がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、自動車の電子回路（図示せず）に接続されると共に、回転体１の係合部１Ｂにはステアリング軸が挿通されて、自動車に装着される。
【００１１】
以上の構成において、ステアリングホイールが回転すると、ステアリング軸に係止された回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体２が、第一の検出体２に連動して第二の検出体３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石５Ａ、５Ｂも回転して、この磁石５Ａ、５Ｂの変化する磁気を磁気検出素子６Ａ、６Ｂが検出信号として検出するが、第一の検出体２と第二の検出体３は歯数が異なり回転速度も異なるため、磁気検出素子６Ａと６Ｂのデータ波形は、周期が異なり位相のずれた検出信号となる。
【００１２】
そして、この第一の検出体２と第二の検出体３からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段７が所定の演算を行って、回転体１即ちステアリングホイールの回転角度を検出し、これが自動車の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われるように構成されている。
【００１３】
なお、以上のような回転操作時に、第一の検出体２と第二の検出体３は、ケース８の中空筒部８Ｂと８Ｃに保持されて回転するが、装置の製作時にケース８とカバー９，カバー９に固着された配線基板４がずれた状態で組立てられると、ケース８に保持された第一の検出体２と第二の検出体３の磁石５Ａ、５Ｂと、配線基板４に装着された磁気検出素子６Ａ、６Ｂとの中心ずれが生じる。
【００１４】
また、このケース８とカバー９、配線基板４は各々材質や形状が異なり、装置が使用される周囲の温度や湿度によって、特に高温や低温下で使用された場合には、熱や湿気による各々の膨張や収縮寸法が異なるものとなるため、磁石５Ａ、５Ｂと磁気検出素子６Ａ、６Ｂとの中心ずれが大きくなる。
【００１５】
そして、このような組立て時や高低温下での使用時の、磁石５Ａ、５Ｂと磁気検出素子６Ａ、６Ｂとの中心ずれは、実際には０．１〜０．５ｍｍ前後のものであるが、これによって磁気検出素子６Ａや６Ｂが検出する磁石５Ａや５Ｂの磁気に誤差が生じ、制御手段７が所定の演算を行い検出する回転角度としては、１〜２度前後の誤差が生じてしまうものであった。
【００１６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００６−２５８６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来の回転角度検出装置においては、磁石５Ａと５Ｂがケース８に保持された第一の検出体２と第二の検出体３に、磁気検出素子６Ａと６Ｂがカバー９に固着された配線基板４に各々装着されているため、組立て時や高低温下での使用時に、磁石５Ａ、５Ｂと磁気検出素子６Ａ、６Ｂとの間に中心ずれが生じ、回転角度の検出誤差が生じてしまうという課題があった。
【００１８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、磁石と磁気検出素子の中心ずれを防ぎ、回転角度の確実な検出が可能な回転角度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】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明は、磁石が装着された検出体を回転可能に保持するホルダーを設けると共に、このホルダーを磁気検出素子が装着された配線基板に係止して回転角度検出装置を構成したものであり、検出体がホルダーに保持されると共に、このホルダーが配線基板に係止されているため、組立て時や高低温下で使用時の、磁石と磁気検出素子の中心ずれを小さくすることができ、誤差が少なく、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を得ることができるという作用を有するものである。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように本発明によれば、誤差が少なく、回転角度の確実な検出が可能な回転角度検出装置を実現できるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００２２】
なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００２３】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の部分断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１はポリオキシメチレン等の絶縁樹脂または金属製の回転体で、側面外周には平歯車部１Ａが形成されると共に、中央部には挿通するステアリング（図示せず）の軸と係合する係合部１Ｂが設けられている。
【００２４】
そして、１２は側面外周に平歯車部１２Ａが形成された第一の検出体、１３は側面外周に平歯車部１２Ａとは歯数の異なる平歯車部１３Ａが形成された第二の検出体で、第一の検出体１２の平歯車部１２Ａが回転体１の平歯車部１Ａに噛合すると共に、第二の検出体１３の平歯車部１３Ａが第一の検出体１２の平歯車部１２Ａに噛合している。
【００２５】
なお、これらの歯車の直径及び歯数は、回転体１が最も大きく、第二の検出体１３、第一の検出体１２の順に小さくなっており、例えば、回転体１の歯数が８７、第一の検出体１２の歯数が２９、第二の検出体１３の歯数が３０となっている。
【００２６】
また、１４は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面には銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、第一及び第二の検出体１２、１３の上方にほぼ平行に配置され、第一の検出体１２の中央に装着された磁石５Ａと、第二の検出体１３の中央に装着された磁石５Ｂとの対向面には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）素子等の磁気検出素子６Ａと６Ｂが各々装着されている。
【００２７】
そして、このように対向した磁石５Ａと磁気検出素子６Ａによって第一の検出手段が、同じく磁石５Ｂと磁気検出素子６Ｂによって第二の検出手段が各々形成されると共に、配線基板１４にはマイコン等の電子部品によって、磁気検出素子６Ａや６Ｂに接続された制御手段１７が形成されている。
【００２８】
さらに、２０は略円筒状でポリブチレンテレフタレートやＡＢＳ等の絶縁樹脂製のホルダーで、複数のホルダー２０の下面に、第一の検出体１２と第二の検出体１３が各々回転可能に保持されると共に、このホルダー２０が上面の複数の突起部２０Ａによって、配線基板１４に固着係止されている。
【００２９】
また、１８は略箱形でポリブチレンテレフタレートやＡＢＳ等の絶縁樹脂製のケース、１９は同じく絶縁樹脂製のカバーで、カバー１９がケース１８上面の開口部を覆い、回転体１がケース１８の貫通孔１８Ａ内に回転可能に、配線基板１４がカバー１９に固着されて各々保持されると共に、ケース１８とカバー１９が複数のネジ１０によって結合されて、回転角度検出装置が構成されている。
【００３０】
つまり、中央に磁石５Ａが装着された第一の検出体１２と、磁石５Ｂが装着された第二の検出体１３をホルダー２０に各々回転可能に保持すると共に、このホルダー２０を磁気検出素子６Ａと６Ｂが装着された配線基板１４に係止することによって、装置を組立てる際に生じる、磁石５Ａ、５Ｂと磁気検出素子６Ａ、６Ｂとの中心ずれが小さくなるようになっている。
【００３１】
すなわち、ケース１８やカバー１９を介さず、第一及び第二の検出体１２、１３とホルダー２０、ホルダー２０と配線基板１４を直接組み合わせることによって、各々の部品に多少の位置ずれが生じたとしても、磁石５Ａ、５Ｂと磁気検出素子６Ａ、６Ｂとの中心ずれが最小の状態で、組立てを行うことができるように構成されている。
【００３２】
そして、このように構成された回転角度検出装置が、制御手段１７がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、自動車の電子回路（図示せず）に接続されると共に、回転体１の係合部１Ｂにはステアリングの軸が挿通されて、自動車に装着される。
【００３３】
以上の構成において、ステアリングが回転すると、回転体１が回転し、これに連動して第一の検出体１２が、第一の検出体１２に連動して第二の検出体１３が各々回転するため、これらの中央に装着された磁石５Ａ、５Ｂも回転して、この磁石５Ａ、５Ｂの変化する磁気を磁気検出素子６Ａ、６Ｂが検出信号として検出するが、第一の検出体１２と第二の検出体１３は歯数が異なり回転速度も異なるため、磁気検出素子６Ａと６Ｂのデータ波形は、周期が異なり位相のずれた検出信号となる。
【００３４】
そして、この第一の検出体１２と第二の検出体１３からの二つの異なる検出信号と各々の歯数から、制御手段１７が所定の演算を行って、回転体１即ちステアリングホイールの回転角度を検出し、これが自動車の電子回路へ出力されて、車両の様々な制御が行われる。
【００３５】
なお、以上のような装置の使用時、使用される周囲の温度や湿度によっては、特に高温や低温下で使用された場合には、各々の部品の材質や形状が異なるため、熱や湿気により各々の部品に膨張や収縮が生じるが、上述したように、第一及び第二の検出体１２、１３がホルダー２０に回転可能に保持されると共に、このホルダー２０が配線基板１４に係止されているため、磁石５Ａ、５Ｂと磁気検出素子６Ａ、６Ｂとの中心ずれが小さく保たれるようになっている。
【００３６】
つまり、ケース１８やカバー１９を介さず、磁石５Ａと５Ｂが装着された第一及び第二の検出体１２、１３をホルダー２０に、このホルダー２０を磁気検出素子６Ａと６Ｂが装着された配線基板１４に、各々直接保持あるいは係止することによって、各々の部品に多少の膨張や収縮が生じた場合にも、磁石５Ａ、５Ｂと磁気検出素子６Ａ、６Ｂとの中心ずれが小さく保たれ、誤差の少ない回転角度の検出が行えるように構成されている。
【００３７】
なお、以上の説明では、第一の検出体１２と第二の検出体１３を回転可能に保持するホルダー２０を、別々に設けた構成について説明したが、図３の分解斜視図に示すように、一体化したホルダー２１を形成し、これに第一及び第二の検出体１２、１３を回転可能に保持すると共に、このホルダー２１を配線基板１４に係止すれば、構成部品数が少なくなり、装置の組立てが容易になると共に、組立て時や高低温下での使用時の、磁石５Ａ、５Ｂと磁気検出素子６Ａ、６Ｂとの中心ずれを、さらに小さくすることができる。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、磁石５Ａと５Ｂが装着された第一及び第二の検出体１２、１３を、回転可能に保持するホルダー２０を設けると共に、このホルダー２０を磁気検出素子６Ａと６Ｂが装着された配線基板１４に係止することによって、第一及び第二の検出体１２、１３がホルダー２０に保持されると共に、このホルダー２０が配線基板１４に係止されているため、組立て時や高低温下で使用時の、磁石５Ａ、５Ｂと磁気検出素子６Ａ、６Ｂの中心ずれを小さくすることができ、誤差が少なく、確実な回転角度の検出が可能な回転角度検出装置を得ることができるものである。
【００３９】
なお、以上の説明では、回転体１や各検出体の歯車部を噛合させ、互いに連動して回転する構成として説明したが、歯車部以外にも、回転を伝達できる凹凸部や高摩擦部などを回転体や検出体の外周に形成し、これによって互いに連動して回転する構成としても、本発明の実施は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明による回転角度検出装置は、誤差が少なく、回転角度の確実な検出が可能なものが得られ、主に自動車のステアリングの回転角度検出等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態による回転角度検出装置の部分断面図
【図２】同分解斜視図
【図３】同他の実施の形態による分解斜視図
【図４】従来の回転角度検出装置の部分断面図
【図５】同分解斜視図
【符号の説明】
【００４２】
１  回転体
１Ａ  平歯車部
１Ｂ  係合部
５Ａ、５Ｂ  磁石
６Ａ、６Ｂ  磁気検出素子
１０  ネジ
１２  第一の検出体
１２Ａ、１３Ａ  平歯車部
１３  第二の検出体
１４  配線基板
１７  制御手段
１８  ケース
１８Ａ  貫通孔
１９  カバー
２０、２１  ホルダー
２０Ａ  突起部
【図１】
2009063393.tif 000003
【図２】
2009063393.tif 000004
【図３】
2009063393.tif 000005
【図４】
2009063393.tif 000006
【図５】
2009063393.tif 000007