特許 6827111 回転検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6827111

(24)【登録日】2021年1月20日

(45)【発行日】2021年2月10日

(54)【発明の名称】回転検知装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/30 20060101AFI20210128BHJP

【ＦＩ】

   G01B7/30 M

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-525197(P2019-525197)

(86)(22)【出願日】2018年5月8日

(86)【国際出願番号】JP2018017714

(87)【国際公開番号】WO2018230188

(87)【国際公開日】20181220

【審査請求日】2019年11月15日

(31)【優先権主張番号】特願2017-117451(P2017-117451)

(32)【優先日】2017年6月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(74)【代理人】

【識別番号】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】菊池 信士

(72)【発明者】

【氏名】中山 敬介

【審査官】 眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２８１７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２８３７０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体部と、
回転軸を有し、その回転軸を中心に回転可能となるように前記筐体部に保持されるホイール部と、
前記筐体部に保持され、前記ホイール部の回転に連動して回転し、この回転によって磁場が変化する磁石体と、
前記筐体部において前記磁石体と対応する位置に配置され、前記磁石体の磁場を検知する磁気検知部とを有し、
前記ホイール部内には、被検体としての軸状体が前記回転軸の方向に沿って前方から挿入可能であり、前記軸状体の回転にしたがって前記ホイール部が前記回転軸を中心に回転され、
前記ホイール部において、前記軸状体が挿入される筒状部の前方端部には、前記回転軸から離れる方へ広がる突縁部が設けられ、
前記筐体部は、前記軸状体が挿入される中空筒状の開口部が形成されたカバー部を備え、
前記カバー部と前記ホイール部は、前記開口部が前記突縁部の内側に位置するように互いに係合されることを特徴とする回転検知装置。

【請求項2】

前記筒状部の内周面と前記突縁部との稜線部には面取り部が形成されている請求項１に記載の回転検知装置。

【請求項3】

前記開口部の内周面は、前記挿入の方向の奥側に進むほど内径が小さくなる形状のガイド面を備える請求項１又は請求項２に記載の回転検知装置。

【請求項4】

前記突縁部には、前記挿入の方向の奥側の小径部と、前記小径部より手前側において前記小径部よりも大きな内径の大径部とを形成する段差部が設けられ、
前記段差部に前記開口部を係合させることによって、前記カバー部と前記ホイール部が互いに結合される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸状体がその中心軸を中心に回転した角度を検知する回転検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の回転角度検出装置は、ステアリング軸が回転するときに一体的に回転する回転体と、この回転体の筒状部の外側に配設される支持体とを備え、この支持体の挿通孔内に回転体の筒状部を挿通させた状態でケース内に配置されている。回転体は、筒状部の外方へ張り出す円板部と、内方へ突出する係合突部とを備え、円板部の周面に被検出体が設けられている。支持体は、円筒部と、円筒部の外側に張り出すセンサ支持部を有し、センサ支持部には、回転体の円板部の周面に対向させるようにセンサが固定されている。ステアリング軸は、その周面において軸線方向に向けて形成された一対の溝を有しており、この溝に回転体の係合突部を係合させた状態で筒状部内に挿入配置される。このような構成において、ステアリング軸の回転に応じて回転体が回転したときに、被検出体の動きがセンサによって検出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−５１６３６号公報

【発明の概要】

【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の回転角度検出装置では、ケースに対する回転体の取り付け誤差や回転体の形状の製造誤差などによって、ケースに設けた孔の内周面の延長線上よりも内側に、回転体の筒状部が突出してしまう場合があり、このような状態でステアリング軸をケースの孔へ挿入すると、内側に突出した回転体の筒状部と衝突してしまうおそれがある。ステアリング軸が筒状部に衝突すると、回転体や支持体又はステアリング軸が破損したり、回転体と支持体の位置にずれが生じるといった問題が生じる。

【0005】

そこで本発明は、被検体としての軸状体と係合される回転体に取り付け誤差や製造上の誤差が生じたとしても、軸状体と回転体との衝突を避けることができ、又は、衝突があったとしても、構成部材の破損や位置ずれを抑えることができる回転検知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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の回転検知装置は、筐体部と、回転軸を有し、その回転軸を中心に回転可能となるように筐体部に保持されるホイール部と、筐体部に保持され、ホイール部の回転に連動して回転し、この回転によって磁場が変化する磁石体と、筐体部において磁石体と対応する位置に配置され、磁石体の磁場を検知する磁気検知部とを有し、ホイール部内には被検体としての軸状体が回転軸の方向に沿って前方から挿入可能であり、軸状体の回転にしたがってホイール部が回転軸を中心に回転され、ホイール部において、軸状体が挿入される筒状部の前方端部には、回転軸から離れる方へ広がる突縁部が設けられ、筐体部は、軸状体が挿入される中空筒状の開口部が形成されたカバー部を備え、カバー部とホイール部は、開口部が突縁部の内側に位置するように互いに係合されることを特徴としている。
これにより、回転検知装置へ軸状体を挿入するときに、ホイール部よりも、その外側に位置するカバー部に先に接触しやすくなるため、ホイール部に対して強い衝撃が与えられることを防ぐことができる。

【0007】

本発明の回転検知装置において、筒状部の内周面と突縁部との稜線部には面取り部が形成されていることが好ましい。
これにより、回転検知装置へ軸状体を挿入するときに、回転体としてのホイール部に接触することがあっても、その衝撃を小さく抑えることが可能となるため、軸状体、ホイール、その他の構成部材の損傷や位置ずれの発生を防ぐことができる。

【0008】

本発明の回転検知装置において、開口部の内周面は、挿入の方向の奥側に進むほど内径が小さくなる形状のガイド面を備えることが好ましい。
これにより、軸状体を装置内へスムーズに案内することが可能となり、ホイール部などの構成部材への衝突を防ぐことができる。

【0009】

本発明の回転検知装置において、突縁部には、挿入の方向の奥側の小径部と、小径部より手前側において小径部よりも大きな内径の大径部とを形成する段差部が設けられ、段差部に開口部を係合させることによって、カバー部とホイール部が互いに結合されることが好ましい。
これにより、ホイール部をカバー部によって押さえ込みやすい構造となり、ホイール部の回転を安定させることができる。また、ホイール部よりも開口部の方を内側に位置させやすくなるため、軸状体がホイール部に衝突することを防ぎやすくなる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によると、回転体としてのホイール部に取り付け誤差や製造上の誤差が生じたとしても、軸状体と回転体との衝突を避けることができ、又は、衝突があったとしても、構成部材の破損や位置ずれを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る回転検知装置を前方から見た斜視図である。

【図2】図１の回転検知装置を後方から見た斜視図である。

【図3】ケース部の構成を示す、前方から見た斜視図である。

【図4】（Ａ）、（Ｂ）はホイール部の構成を示す斜視図である。

【図5】ホイール部の筒状部と突縁部の構成を示す一部拡大断面図である。

【図6】図５に示すホイール部を筐体部内に保持させた状態を示す一部拡大断面図である。

【図7】カバー部を後側から見た斜視図である。

【図8】カバー部を外した状態を前方から見た斜視図である。

【図9】ケース部を外した状態を後方から見た斜視図である。

【図10】磁気検知部と磁石体との関係を示す一部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態に係る回転検知装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。図１と図２は、本実施形態に係る回転検知装置１０の構成を示す斜視図であり、図１は前方（図１のＤ１側）から見た図、図２は後方（図１のＤ２側）から見た図である。図３は、ケース部４０の構成を示す、前方から見た斜視図である。図４は、ホイール部５０の構成を示す斜視図であり、（Ａ）は前方から見た図、（Ｂ）は後方から見た図である。図５は、ホイール部５０の筒状部５１と突縁部５２の構成を示す一部拡大断面図、図６はホイール部５０を筐体部２０内に保持させた状態を示す一部拡大断面図である。各図において、Ｄ１方向は前方へ向かう方向、Ｄ２方向は後方へ向かう方向であり、前側から後側へ向けて見た状態を平面視ということがある。

【0013】

図１と図２に示すように、回転検知装置１０は、筐体部２０と、筐体部２０に保持されるホイール部５０とを備える。筐体部２０は、前方に配置されるカバー部３０と後方に配置されるケース部４０とが前後に互いに結合されてなる。筐体部２０とホイール部５０は各種の材料を用いることができるが、例えば、筐体部２０をＰＢＴ（ポリブタジエンテレフタレート）で構成し、ホイール部５０をＰＯＭ（ポリアセタール、ポリオキシメチレン）で構成すると、両者の弾性率の違いにより、両者間の摩耗を低減させることができる。

【0014】

カバー部３０は、前後方向（Ｄ１−Ｄ２方向）に貫通する、平面視円形状の開口部３１を備える。図１・図６（図６では、Ｄ１方向が図示上方向に向けられている）に示すように、開口部３１は、前方から後方に向かうにしたがって径が小さくなる傾斜部３２と、傾斜部３２の後端部から薄板状に前後方向に沿って延びる円環部３３とからなる。傾斜部３２の内面３２ａは筐体部２０内に挿入される軸状体Ｂを案内するガイド面となる。

【0015】

図３に示すように、ケース部４０は、前後方向に貫通する、平面視円形状の開口部４３を備える。この開口部４３は、カバー部３０とケース部４０とを互いに結合したときに、カバー部３０側の開口部３１に対応する位置に設けられている。すなわち、カバー部３０の開口部３１とケース部４０の開口部４３は、それぞれの中心軸が互いに一致し、かつ、前後方向に沿って延びるように配置される。これら２つの開口部３１、４３によって、筐体部２０を前後方向に貫通する開口２０ａ（図１）が形成される。また、ケース部４０の前面４０ａにおいて開口部４３の下方には、前側へそれぞれ延びる２つの軸部４１、４２が設けられている。

【0016】

被検体としての軸状体Ｂ、例えばステアリング軸は、開口２０ａに対して、前後方向に沿って開口部３１の前側から後側へ向かって挿入される。よって、前側（Ｄ１側）は軸状体Ｂの挿入方向において手前側であり、後側（Ｄ２側）は軸状体Ｂの挿入方向において奥側となる。

【0017】

図１・図２に示すように、回転体としてのホイール部５０は、回転軸ＡＸを中心に回転可能となるように筐体部２０に保持される。ホイール部５０は、平面視円形状であり、回転軸ＡＸを中心軸として、カバー部３０の開口部３１とケース部４０の開口部４３と同心状に配置される。したがって、ホイール部５０の回転軸ＡＸは、前後方向（Ｄ１−Ｄ２方向）に沿うように配置される。

【0018】

ここで、軸状体Ｂとホイール部５０は、例えば、軸状体Ｂに設けた凸部とホイール部５０に設けた凹部（凸部と凹部は図示せず）を互いに嵌合させる結合部を有することによって互いにスプライン係合され、これによって、軸状体Ｂをその回転軸のまわりに回転させると、ホイール部５０もその回転軸ＡＸを中心にして回転する。
または、回転検知装置１０が被取り付け部（不図示）に取り付けられたときに、例えば、被取り付け部側にも筒状部５１と同様に軸状体Ｂが挿通され、軸状体Ｂに連動して回動する部材（以下、連動部材とする）がある場合には、以下のような構造であっても良い。すなわち、軸状部Ｂには連動部材が連結され、かつ、その連動部材とホイール部５０（筒状部５１）の一端部が連結されることで、軸状部Ｂの回動に連動してホイール部５０が回動する構造であっても良い。

【0019】

図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示すように、ホイール部５０は、回転軸ＡＸを中心軸とする中空の筒状部５１と、筒状部５１の前方端部から外側へ広がるように形成された突縁部５２とを備える。別言すると、突縁部５２は、回転軸ＡＸから離れる方向へ広がるように形成されている。ここで、外側とは回転軸ＡＸから離れる側であり、内側とは回転軸ＡＸに近づく側である。

【0020】

図４〜図６に示すように、突縁部５２は、小径部５３、大径部５４、及び、段差部５５を備える。
図５に示すように、小径部５３は、筒状部５１の前方端部５１ａから外側へ広がるように形成され、環状をなしている。小径部５３の外周面には所定のピッチの歯５３ｂが形成されている（図９参照）。筒状部５１の内周面５１ｂと小径部５３との稜線部５３ａは面取り部とされている。これにより、軸状体Ｂを挿入する際に稜線部５３ａに接触することがあっても、軸状体Ｂとホイール部５０が破損したり組み立て位置にずれが生じる可能性を小さくすることができる。

【0021】

小径部５３の外側端部からは段差部５５が前方側（Ｄ１側）へ延びており、この段差部５５の前方端部５５ａから外側へ広がるように大径部５４が形成されている。大径部５４は小径部５３よりも内径が大きな環状をなしており、その外周面には小径部５３の歯５３ｂと同じピッチの歯５４ｂが形成されている（図９参照）。図９に示すように、小径部５３の歯５３ｂと大径部５４の歯５４ｂは、周方向において互いに対応する位置に配置されている。段差部５５の内周面５５ｂと大径部５４との稜線部５４ａも面取り部とされている。稜線部５４ａを面取り部としたことにより、カバー部３０とホイール部５０とを係合させるときに開口部３１の外面と稜線部５４ａとが衝突してもそれぞれに破損が生じる可能性を低減でき、組み立て精度を確保することができる。
なお、小径部５３の歯５３ｂと大径部５４の歯５４ｂは同じピッチでなくてもよい。

【0022】

図６に示すように、ホイール部５０はカバー部３０とケース部４０によって前後（Ｄ１−Ｄ２方向）から挟持される。より具体的には、ホイール部５０の後側（Ｄ２側）については、小径部５３が、その後方に位置するケース部４０に支持され、また、筒状部５１は開口部４３の内周面に支持され、筒状部５１は開口部４３を経て後方（Ｄ２方向）へ延び出ている。前側（Ｄ１側）については、段差部５５の内側（中心側）に開口部３１の円環部３３が配置され、段差部５５の内周面５５ｂと開口部３１の円環部３３が並行して前後方向に沿って延びる。そして、筒状部５１と段差部５５によって形成される、Ｌ字状の屈曲形状部分に開口部３１の円環部３３が位置することによって、ホイール部５０の前後方向への移動が規制される。ここで、図６に示すように、円環部３３の内周面３３ａは、前後方向に直交する方向（図６の左右方向）において、筒状部５１の内周面５１ｂとほぼ同じ位置に配置されている。よって、開口２０ａの内面は凹凸の少ない形状となっている。以上の状態でカバー部３０とケース部４０とが互いに結合されることによって、ホイール部５０が回転軸ＡＸを中心に回転可能な状態で筐体部２０内に保持される。

【0023】

以上のように組み立てられた筐体部２０に対して、開口２０ａ（カバー部３０の開口部３１）の前側（Ｄ１側）から軸状体Ｂを挿入すると、ホイール部５０の取り付け誤差や形状の製造誤差があったとしても、筒状部５１と小径部５３との稜線部５３ａが面取り部とされているため、軸状体Ｂとホイール部５０とが強く衝突することを避けることができる。よって、軸状体Ｂやホイール部５０の損傷や、カバー部３０、ケース部４０、及びホイール部５０の間の位置ずれが生じる可能性を小さくすることができる。また、カバー部３０の開口部３１にガイド面としての内面３２ａを有する傾斜部３２を設けているため、軸状体Ｂをスムーズに開口２０ａの奥側へ案内できる。さらにまた、前後方向に直交する方向において、円環部３３の内周面３３ａと筒状部５１の内周面５１ｂをほぼ同じ位置に配置しているため、軸状体Ｂをカバー部３０の開口部３１内からホイール部５０内へ進行するときにその内周面５１ｂに干渉されるおそれが小さくなりスムーズに挿入することができる。また、軸状体Ｂをホイール部５０内へ挿入する時に、軸状体Ｂが内周面５１ｂの位置に到達するまでは円環部３３にガイドされているため、軸状体Ｂがホイール部５０に直接衝突することはより発生しにくい形状となっている。したがって、カバー部３０とケース部４０との結合を解除させる方向の力はかかりにくくなっている。
また、軸状体Ｂが傾斜部３２に衝突した場合には、衝撃が分散され、ホイール部５０には衝撃が伝わりにくい。

【0024】

また、図６に示すように、カバー部３０の円環部３３とホイール部５０との間には、前後方向の隙間Ｇ１と前後方向に直交する方向の隙間Ｇ２とが形成されている。このため、挿入時の軸状体Ｂが開口部３１に衝突することがあっても、その衝撃がホイール部５０に伝わりにくいため、ホイール部５０の損傷や位置ずれなどの発生を抑えることができる。また、軸状体Ｂとともにホイール部５０が回転したときに、円環部３３が摩耗することを防ぐことができる。また、カバー部３０の傾斜部３２の内側にもホイール部５０との間に大きな空間が設けられているため、仮に軸状体Ｂが傾斜部３２に衝突したとしても、その衝撃がホイール部５０に伝わりにくい。

【0025】

図７は、カバー部３０を後側から見た斜視図である。図８は、カバー部３０を外した状態を前方から見た斜視図である。図９は、ケース部４０を外した状態を後方から見た斜視図である。図１０は、磁気検知部７１と磁石体６１との関係を示す一部拡大断面図である。なお、図７と図８では回路基板等の図示を省略している。図７〜図１０及び図３において、Ｄ３方向は上側へ向かう方向であり、Ｄ４方向は下側へ向かう方向である。

【0026】

図３に示すようにケース部４０には２つの軸部４１、４２が設けられており、図７に示すように、カバー部３０には、ケース部４０と結合させたときに軸部４１、４２のそれぞれと対応する位置に、２つの磁気検知部７１、７２が設けられている。磁気検知部７１、７２としては、各種の磁気センサを用いることができ、例えばホール素子や磁気抵抗素子が挙げられる。

【0027】

図８に示すように、軸部４１、４２は、ギア４１ａ、４２ａをそれぞれ支持しており、ギア４１ａ、４２ａはそれぞれ軸部４１、４２を中心として回転可能とされている。また、ギア４１ａ内には第１の磁石体６１が固定され、ギア４２ａ内には第２の磁石体６２が固定されている。ここで、磁石体６１、６２は平面視で外形が略正方形の環状に形成されており、それぞれの環状の中心位置に軸部４１、４２が配置されている。すなわち、磁石体６１、６２は、ギア４１ａ、４２ａと一体に軸部４１、４２を中心として回転可能に配置されている。なお、磁石体６１、６２は、平面視における外形が略正方形以外の多角形でもよく、また円環状の平面形状であってもよい。

【0028】

ギア４１ａの外周面には所定のピッチで歯４１ｂが設けられており、ホイール部５０の歯５４ｂと噛み合うように配置されている。

【0029】

また、ギア４２ａの外周面には所定のピッチで歯４２ｂが設けられており、ホイール部５０の歯５３ｂと噛み合うように配置されている。軸状体Ｂの回転にしたがってホイール部５０が回転すると、ホイール部５０の歯５４ｂと噛み合ったギア４１ａが軸部４１を中心として回転し、また、歯５３ｂと噛み合ったギア４２ａが軸部４２を中心として回転する。この回転にともなって、磁石体６１、６２の向きが変更される。すなわち、磁石体６１、６２が発生する磁界の向きが変化する。

【0030】

図１０に示すように、上下方向（Ｄ３−Ｄ４方向）において磁気検知部７１は軸部４１に対向する位置に配置され、軸部４１を挟むように磁石体６１が配置されている。例えば、図１０に示す磁石体６１において、上側の領域６１ａにＮ極が設定され、下側の領域６１ｂにＳ極が設定されていた場合、Ｎ極からＳ極へ向かう磁力線が生じ、この磁力線の途中に位置する磁気検知部７１によって磁石体６１による磁場の方向や大きさが測定される。これに対して、軸状体Ｂの回転にしたがって磁石体６１が軸部４１を中心として回転すると、磁気検知部７１によって測定される磁場の情報に変化が生じるため、この変化に基づいて軸状体Ｂの回転角度を算出することが可能となる。
以上述べた磁石体６１の構成と作用は磁石体６２についても同様である。また、磁石体６１と磁石体６２の構成は以上述べたものに限定されない。

【0031】

以下に変形例について説明する。
上記実施形態においては、前後方向に直交する方向において、開口部３１の円環部３３の内周面３３ａがホイール部５０の筒状部５１の内周面５１ｂとほぼ同じ位置に配置されていたが、円環部３３の内周面３３ａを筒状部５１の内周面５１ｂよりも内側に配置してもよい。これにより、カバー部３０の開口部３１内に挿入した軸状体Ｂがホイール部５０の稜線部５３ａに衝突する可能性を低くすることができるため、ホイール部５０内にスムーズに挿入することができるようになり、これにより、軸状体Ｂやホイール部５０の損傷や、カバー部３０、ケース部４０、及びホイール部５０の間の位置ずれが生じる可能性を小さく抑えることができる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0032】

以上のように、本発明に係る回転検知装置は、回転体としてのホイール部に取り付け誤差や製造上の誤差が生じたとしても、軸状体と回転体との衝突を避けることができ、又は、衝突があったとしても、構成部材の破損や位置ずれを抑えることができる点で有用である。

【符号の説明】

【0033】

１０ 回転検知装置
２０ 筐体部
２０ａ 開口
３０ カバー部
３１ 開口部
３２ 傾斜部
３２ａ 内面（ガイド面）
３３ 円環部
３３ａ 内周面
４０ ケース部
４１、４２ 軸部
４１ａ、４２ａ ギア
４１ｂ、４２ｂ 歯
４３ 開口部
５０ ホイール部
５１ 筒状部
５１ａ 前方端部
５１ｂ 内周面
５２ 突縁部
５３ 小径部
５３ａ 稜線部
５３ｂ 歯
５４ 大径部
５４ａ 稜線部
５４ｂ 歯
５５ 段差部
５５ａ 前方端部
５５ｂ 内周面
６１、６２ 磁石体
６１ａ、６１ｂ 領域
７１、７２ 磁気検知部
ＡＸ 回転軸
Ｂ 軸状体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】