JP2012103185A5 - - Google Patents

Description

特許文献２によるこの従来の角度センサの構成においては、マグネット２の中心と磁気センサ４の中心とが回転軸１０の中心と一致するように配置されている。従って、回転軸１０はその中間部のみで図示してない軸受けにより回転自在に支持する必要があり、回転軸１０の後端はマグネット２が取り付けられているので支持することはできない。そのため、長期使用により回転軸１０と軸受間の摩擦による磨耗により、回転軸１０の角度ブレが大きくなり、角度センサとして耐久性が悪い問題があった。

コイルばね３５は回転軸３３に挿通されてロータ４０の一対のばねガイド４２，４３内の空間に収容される。一対のばねガイド４２，４３はコイルばね３５の外周に沿ってコイルばね３５を囲み、これによりコイルばね３５は一対のばねガイド４２，４３に外接して保持される。

ケース２０の収容部２１の背面側開口部には基板５０がロータ４０の背面と間隔を空けて平行に取り付けられる。基板５０は中心に軸穴５９が形成された円形部５１と、その円形部５１の外周円弧辺から半径方向外側に延長された方形部５２をと有している。基板５０には図示してないプリント配線が形成されており、基板５０上には回転軸３３から半径方向外側に離れて、かつ回転軸３３の軸方向においてマグネット３４と間隔を空けて磁気センサ５３が設けられている。磁気センサ５３には磁気抵抗素子と複数の抵抗とから構成されたブリッジ回路が含まれており、ブリッジ回路の磁気抵抗素子としてＧＭＲ素子(Giant Magneto Resistance素子)を使用した磁気センサはモールドパッケージ部品として市販されている。ブリッジ回路の差分出力である磁気センサ５３の出力は基板５０上に設けられた差動増幅器５４により増幅される。差動増幅器５４の出力は端子６１から検出角度を表す電圧として出力される。

基板５０の方形部５２には端子挿入穴５８が形成されており、これら端子挿入穴５８には端子６１がそれぞれかしめられて取り付けられる。なお、図３では端子６１のかしめ部６１ａはかしめられた後の形状として示している。磁気センサ５３、差動増幅器５４に対する電源供給、角度検出電圧の導出などは基板５０上のプリント配線を通して端子６１から行われる。

図５は回転軸３３が中立角度位置に位置している状態を示したものであり、ロータ４０の断面が円弧状のばねガイド４３の円弧角とケース２０の内周面に回転軸方向に突設された円弧状のばね受２５の円弧角はほぼ等しくされている。コイルばね３５の両端部３５ａ，３５ｂはロータ４０のばねガイド４３の周方向両端面４３ａ，４３ｂと、ケース２０の内周面のばね受２５の周方向両端面２５ａ，２５ｂとを挟んで弾接されている。これにより、回転軸３３の中立角度位置におけるロータ４０とケース２０の周方向の相対的ガタを抑圧している。

図７は基板５０に固定された磁気センサ５３に対するロータ４０に固定されたマグネット３４の回転角度位置と互いの重なりの関係の例を示す。磁気センサ５３は短辺の長さＡと長辺の長さＢとが近い矩形のモールドパッケージであり、その中心Ｏｓは回転軸の中心Ｏｘから距離Ｒｓだけ離れており、中心ＯｘとＯｓを結ぶ直線は長辺と平行とされている。マグネット３４は長辺の長さＬが短辺の長さＷの少なくとも２倍以上の長方形であり、長辺方向に磁化されている。マグネット３４の短辺の長さＷは好ましくは磁気センサ５３の長辺の長さＢに対しB/2<W<Bとされている。

［変形実施例］
前述の実施例では回転軸を回動して中立角度位置を中心とする両方向の角度範囲で回動可能な角度センサの例を示したが、中立角度位置から一方向のみの角度範囲で回動可能にしてもよい。その場合は、例えば図９に図５Ａと対応させて断面を示すように、回転軸３３の中立角度位置においてケース２０の内周面から中心方向に突出したばね受２５と、ロータ４０のばねガイド４３が回転軸３３を中心とする同一円周上で隣接するように形成される。このとき、ばねガイド４２の左回り方向端面からばね受２５までの左回り回動許容角範囲は少なくとも２θとなるようばねガイド４２は形成されている。図９の中立角度位置を図７に示す破線で示すマグネットの角度位置を中立角度位置とし、左回りに回転軸を回動させて回転角の増加と共に出力電圧が大となる特性を得るためには、マグネットの磁化方向を図７，８で説明した実施例の場合の磁化方向と逆にする。この構成により中立角度位置から反時計方向に２θまで回転角の検出を可能とできる。

Claims (3)

1. ケースと、
   前記ケース内に収容されたロータと、
   前記ケースから突出した一端と、前記ロータの回転中心に挿通固定された他端とを有する回転軸と、
   前記ケース内で前記回転軸が挿通され、前記ケースに対し前記ロータを中立角度位置に付勢するコイルばねと、
   前記ケース内に固定され、前記回転軸が挿通されてその中間部を回動自由に支持する環状軸受と、
   前記ロータの後端面に、前記回転軸から半径方向外側に離れて固定され、前記ロータの回転接線方向に磁化されているマグネットと、
   前記ケース内に固定され、前記ロータの後端面と間隔を空けて対向し、前記回転軸の軸端部を自由に挿通させる軸穴が形成された基板と、
   前記基板上に前記回転軸から半径方向外側に離れて前記ロータの回転角度範囲内で前記マグネットの少なくとも一部と回転軸方向に一定の間隔を空けて対向し、前記マグネットからの磁束の方向に依存した電気信号を出力する磁気センサと、
   前記基板の背面から前記ケースを閉じるカバーと、
   を含み、
   前記回転軸の前記軸端部は前記カバーの内壁に形成された軸受穴に支持されていることを特徴とする非接触式角度センサ。
2. 請求項１記載の非接触式角度センサにおいて、前記ロータは前記回転軸を中心として前記コイルばねを囲み、前記コイルばねの外周に沿う断面円弧状の一対のばねガイドを備え、
   前記コイルばねの径方向に導出された両端部は前記一対のばねガイドの一方のばねガイドの周方向両端面及び前記ケースの内周面に突設されたばね受の周方向両端面に弾接されていることを特徴とする非接触式角度センサ。
3. 請求項１又は２記載の非接触式角度センサにおいて、前記マグネットは長辺の長さが短辺の長さの少なくとも２倍以上の長方形であり、その長辺方向に磁化されており、前記マグネットの短辺の長さは前記磁気センサの、回転軸半径方向の長さの半分より大とされていることを特徴とする非接触式角度センサ。