回転検出装置
【課題】 駆動軸と回転体との係合を強化して、駆動軸と回転体との間に回転ずれが発生することなく常に一体的に回転することができるようにして検出精度を高めた回転検出装置を提供することを目的する。
【解決手段】 回転体１２に規制部１２ｄを形成し、規制部１２ｄの形成位置とは反対側に弾性部材２０の弾接部２０ｇを配設して、駆動軸１１の平坦面１１ｃのうち中心線Ａ−Ａよりも図示Ｙ２側に位置する平坦面１１ｃと規制部１２ｄとを、弾接部２０ｇによって互いに弾圧させる。このようにすると、駆動軸１１と回転体１２とを一体化することができ、駆動軸１１の回転が急停止させられた場合も、駆動軸１１と回転体１２との間に回転ずれが生じることを防止できる。その結果、回転検出装置１０の出力変動を所定の規格範囲内に収めることができ、回転検出装置１０の検出精度を高めることができる。
【解決手段】 回転体１２に規制部１２ｄを形成し、規制部１２ｄの形成位置とは反対側に弾性部材２０の弾接部２０ｇを配設して、駆動軸１１の平坦面１１ｃのうち中心線Ａ−Ａよりも図示Ｙ２側に位置する平坦面１１ｃと規制部１２ｄとを、弾接部２０ｇによって互いに弾圧させる。このようにすると、駆動軸１１と回転体１２とを一体化することができ、駆動軸１１の回転が急停止させられた場合も、駆動軸１１と回転体１２との間に回転ずれが生じることを防止できる。その結果、回転検出装置１０の出力変動を所定の規格範囲内に収めることができ、回転検出装置１０の検出精度を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸と共に回転する回転体から前記駆動軸の回転角度を検出する回転検出装置に係り、特に、駆動軸と回転体との係合を強化して検出精度を高めた回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には従来の回転検出装置としての回転型センサが開示されている。図１０は前記回転型センサの要部断面図である。なお、図１０は特許文献１の図１と同じ図を用いている。
【０００３】
回転型センサ２００は、車両（自動二輪車等）のスロットル軸等の駆動軸２０１が係合する係合部２０２ａを有する回転体２０２と、回転体２０２を回転可能に保持する筐体２０３と、回転体２０２の回転によって操作され、回転体２０２に固着された摺動子２０４，２０４と、抵抗体基板２０５に設けられた抵抗体パターン２０５ａおよび導電体パターン２０５ｂとからなる角度検出部材とを有している。
【０００４】
回転体２０２の平坦面部２０２ｂと一対の凸部２０２ｃとの間の隙間に、弾性部材２０６が、その屈曲部２０６ａが回転体２０２の凹部２０２ｄの底壁２０２ｅに当接されるように配設されている。
【０００５】
弾性部材２０６のバネ部２０６ｂの弾接部２０６ｃが駆動軸２０１の平坦部２０１ａに弾接されており、駆動軸２０１は、回転体２０２の係合部２０２ａ内に弾性部材２０６を介して係合されている。この弾性部材２０６による駆動軸２０１の係合によって、駆動軸２０１が係合部２０２ａ内に係止された状態で配設される。
【０００６】
回転型センサ２００では、まず、駆動軸２０１の円柱部２０１ｂが、円柱部２０１ｂの軸線を中心として所定の回転角度範囲内で往復回転される。この駆動軸２０１の往復回転によって、回転体２０２が同様に所定の回転角度範囲内で往復回転される。
【０００７】
次に、回転体２０２の往復回転によって、摺動子２０４、２０４が抵抗体パターン２０５ａおよび導電体パターン２０５ｂ上を摺動し、この摺動子２０４、２０４の摺動によって、抵抗体基板２０５の端子２０５ｃと電気的に接続された導出端子２０７から所定の可変された抵抗値が出力される。すなわち、角度検出部材を構成する抵抗体パターン２０５ａおよび導電体パターン２０５ｂと摺動子２０４、２０４とによる摺動動作にともなう抵抗値の変化によって、駆動軸２０１の回転角度が検出される。
【特許文献１】特開２００２−３９７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
自動二輪車のエンジンにはスロットルボディが設けられている。このスロットルボディは、エンジン内のシリンダーに送る空気の流量調節を行うスロットルバルブとスロットルバルブの開閉角度を検出する回転型センサ（スロットルポジションセンサ）２００などを有している。
【０００９】
回転型センサ２００は駆動軸２０１の回転角度からスロットルバルブの開閉角度を検出し、この開閉角度を示すデータを図示しない制御装置に送っている。そして、前記制御装置はこのデータを含む多数のデータを分析してフィードバックすることにより、常に適正な空気量がシリンダーに送り込まれるようにスロットルバルブの開閉角度の調節を行っている。
【００１０】
ところで、自動二輪車のアクセルと駆動軸２０１とはワイヤーなどで連結されており、駆動軸２０１にはスロットルバルブを閉じる方向に付勢する付勢部材が設けられている。自動二輪車の運転手がアクセル操作の際に、前記付勢部材の付勢方向と抗する方向に駆動軸２０１を一方向に回転させることにより、スロットルバルブを開く状態に設定することが可能とされている。
【００１１】
一方、自動二輪車の運転手がアクセルから手を離す（アクセル操作を停止する）と、前記付勢部材の付勢力によって駆動軸２０１が前記一方向とは逆の他方向に回転させられ、スロットルバルブは閉じる状態に設定することが可能とされている。
【００１２】
この際、回転中の駆動軸２０１が前記付勢部材の付勢力によって勢いよく回転させられ、スロットルバルブがスロットルボディに設けられたストッパに激突し、駆動軸２０１に大きな衝撃が加えられることがある。
【００１３】
前記特許文献１に記載の発明では、駆動軸２０１は、弾性部材２０６の弾接部２０６ｃによって、図示Ｘ２方向からのみ押圧されている。また、回転体２０２の半径は駆動軸２０１の半径よりも長いため、停止したときに回転方向に発生する慣性力は駆動軸２０１よりも回転体２０２の方が大きい。
【００１４】
このため、勢いよく回転している駆動軸２０１が急激に停止させられると、駆動軸２０１の回転が停止した後にも、回転体２０２はさらに回転し続けようとする。このとき、回転体２０２に作用する慣性力が、弾性部材２０６の弾性力よりも大きい場合には、弾性部材２０６が収縮する方向に弾性変形させられ、駆動軸２０１と回転体２０２の係合部２０２ａとの間にいわゆる回転ずれが発生する。
【００１５】
その結果、スロットルバルブは全閉の状態で停止しているにもかかわらず、回転体２０２はさらに回転した状態に設定させられるため、全閉の状態に対する摺動子２０４、２０４と抵抗体パターン２０５ａとの間の抵抗値がその都度変化し、回転検出装置としての出力変動を所定の規格範囲内に収めることができなくなるといった問題、すなわち回転検出装置の検出精度を高めることができないという問題がある。
【００１６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、駆動軸と回転体との係合を強化して、駆動軸と回転体との間に回転ずれが発生することなく常に一体的に回転することができるようにして検出精度を高めた回転検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、駆動軸と、前記駆動軸の先端と係合する係合部を有するとともに前記駆動軸と一緒に回転する回転体と、前記回転体を回転可能に保持する筐体と、前記回転体の回転角度を検出する角度検出部と、前記駆動軸と前記回転体とを係合する係合手段とを有する回転検出装置において、
前記係合手段は、前記駆動軸の一部を前記駆動軸が延びる軸心方向に平行となる面でカットすることにより形成された平坦面と、前記係合部内に設けられ且つ前記回転体に対する前記駆動軸の回転を規制する規制部と、前記係合部内に配置されるとともに前記駆動軸を弾圧して前記駆動軸の回転を前記回転体に伝達する弾性部材とを有しており、
前記弾性部材が前記軸心に垂直に交差する任意の中心線よりも一方の側において前記平坦面を部分的に弾圧することにより、前記中心線よりも他方の側に位置する前記平坦面と前記規制部とが弾圧させられていることを特徴とする。
【００１８】
上記においては、前記駆動軸に作用するモーメントと、前記回転体の係合部に作用するモーメントが、前記軸心回りにおいて互いに逆方向となるように前記弾性部材の弾性力が作用していることが好ましい。
【００１９】
このようにすると、駆動軸の平坦面のうち、駆動軸が延びる軸心に垂直に交差する任意の中心線よりも一方の側に位置する平坦面と、他方の側に位置する、回転体側の規制部とを互いに弾圧させることができる。
【００２０】
また、上記においては、前記駆動軸に作用するモーメントの方向と前記駆動軸の回転方向とが同じ方向であることが好ましい。
【００２１】
上記においては、駆動軸が回転しようとする方向と、弾性部材が駆動軸の平坦面を弾圧する方向が同じであるため、駆動軸の平坦面と回転体側の規制部との弾圧状態を維持しやすくなっている。
【００２２】
このため、例えば、自動二輪車用のスロットルボディに設けられ、駆動軸の一方の端部に設けられたリンク部材がストッパに勢いよく激突して駆動軸の回転が急停止させられたときであっても、駆動軸の外周側に設けられた回転体に作用する慣性力により回転体だけが回転してしまうことを防止することができる。すなわち、駆動軸と回転体とを一体化することができるため、駆動軸の回転が急停止したときであっても、駆動軸と回転体との間に回転ずれが生じることを防止することができる。
【００２３】
その結果、例えば、自動二輪車用のスロットルバルブが全閉の状態で停止しているときに、駆動軸の回転角度を表すものとして出力される電圧値を一定値に、あるいは所定の許容誤差の範囲内に収めることができる。すなわち、回転検出装置の出力変動を所定の規格範囲内に収めることが可能となるため、回転検出装置の検出精度を高めることができる。
【００２４】
また、本発明では、前記駆動軸は、円柱状の固定部と、前記固定部の一方の端部に設けられた駆動部とを有しており、前記駆動部を前記駆動軸の軸方向と直交する断面で切断したときの前記駆動部の断面がＤ字形状であることが好ましい。
【００２５】
駆動部の断面形状をＤ字形状とすると、駆動部の外周のうち双方の側に平坦部を設ける場合と比べて、駆動部の外周を切削する工程を減らすことができ、また、製造コストも低減させることができる。
【００２６】
本発明では、例えば、前記駆動軸は、エンジンに設けられたスロットルバルブを回転させるためのスロットルバルブシャフトであり、前記エンジンは自動二輪車用である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の回転検出装置では、駆動軸と回転体との係合を強化して、駆動軸と回転体との間に回転ずれが発生することなく常に一体的に回転することができるようにして検出精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は本発明の回転検出装置の実施の形態としてのスロットルボディを説明するための概略構成図、図２は本発明の回転検出装置の要部断面図、図３は図２の矢印Ｑ方向から回転体を見たときの正面図、図４Ａは駆動軸の側面図、図４Ｂは駆動軸の断面図で、図４Ａの矢印方向からみた図、図５は弾性部材を示す斜視図、図６は回転体に駆動軸が装着された状態を示す図２同様の断面図、図７は回転体の隙間内に弾性部材を装着した状態を示す図３同様の正面図、図８は回転体に駆動軸が装着された状態を示す図３同様の正面図である。なお、図２および図６においては、回転体、筐体、弾性部材、および蓋体のみにハッチングを施している。
【００２９】
本発明の回転検出装置１０は、例えば自動二輪車や四輪車用のスロットルボディ１に設けられている。図１に示すように、スロットルボディ１は、図示しない吸気口とエンジンとの間の吸気通路２内に設けられており、エンジンに流入する空気の流量の調整を行うものである。吸気通路２には円盤状のスロットルバルブ３が駆動軸（スロットルバルブシャフト）１１に対し回転自在に支持されている。スロットルバルブ３の直径は吸気通路２よりもわずかに小さく形成されている。スロットルバルブ３の面が空気の流入方向（図示矢印方向）に対して平行な姿勢にあるときがスロットルバルブ３としては全開の状態であり、前記空気の流入方向に対して垂直な姿勢にあるときがスロットルバルブ３としては全閉の状態である。
【００３０】
駆動軸１１の一方（図示Ｚ１側）の端部には扇型状のリンク部材４が設けられている。リンク部材４の一方（図示α１方向）の端部にはワイヤー５の一方の先端が結線されており、他方（図示β１方向）の端部にはリンク部材４に当接可能なストッパ６が設けられている。また、駆動軸１１の他方（図示Ｚ２側）の端部には、付勢部材７と後述する回転検出装置１０が取り付けられている。駆動軸１１は付勢部材７によって図示β１方向に付勢されている。スロットルバルブ３が全閉の状態にあるときが、リンク部材４の他方（図示Ｚ２側）の端部がストッパ６に当接している状態と一致する。
【００３１】
なお、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、駆動軸１１の他方（図示Ｚ２側）の端部には、駆動軸１１の軸心方向（図示Ｚ１−Ｚ２方向）と直交する平面（ＸＹ平面）で切断したときの断面がＤ字形状となる駆動部１１ｂが突出形成されている。駆動部１１ｂの外周の一部（図４では図示Ｘ２側の面）には平坦面１１ｃが形成されている。
【００３２】
ワイヤー５の他方の先端は自動二輪車のハンドルに設けられたアクセル８に結線されている。アクセル８を図示α２方向に回転させると、これに連動してワイヤー５が付勢部材７の付勢方向（図示β１方向）に抗して図示Ｐ方向に引かれるため、駆動軸１１が図示α１方向に回転し、スロットルバルブ３を開かせることが可能とされている。
【００３３】
図２に示すように、回転検出装置１０はスロットルバルブ３を回転させる駆動軸１１が係合する係合部１２ｂを有する回転体１２と、回転体１２を回転自在に支持する筐体１３と、回転体１２の回転によって操作され、駆動軸１１の回転角度を検出する角度検出部１４を有している。そして、本発明では、回転体１２の係合部１２ｂに駆動軸１１が係合され、駆動軸１１が所定の回転角度範囲内で往復回転するようになっている。
【００３４】
筐体１３は、例えばポリフェニレン・サルファイド（ＰＰＳ）などの合成樹脂材料からなり、成形加工によって形成され、図示Ｚ１側に、大径空間１３ａと、小径空間１３ｂと、小径空間１３ｂに連設された収納部１３ｃとを有しており、収納部１３ｃの図示Ｚ２側に開放端部１３ｄが形成されている。よって、筐体１３は、小径空間１３ｂおよび開放端部１３ｄによって、両端部（図示Ｚ１側の端部および図示Ｚ２側の端部）が開放されている。そして、開放端部１３ｄが蓋体１５によって閉じられている。蓋体１５の中心部には、先端部が図示Ｚ１方向に略円錐凸状に突出する支持部１６が設けられている。
【００３５】
回転体１２は、例えばポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）などの合成樹脂材料からなり、成形加工によって形成され、略円盤状の基部１２ａと、基部１２ａの一方の面から図示Ｚ１側に突出して設けられた円筒形状の係合部１２ｂと、基部１２ａの他方の面から図示Ｚ２側に突出して設けられた軸部１２ｃとを有している。軸部１２ｃは略柱状であり、その図示Ｚ２側に略円筒状の円筒部１２ｃ２が設けられ、円筒部１２ｃ２の図示Ｚ１側に略円錐凹状に陥没する軸受部１２ｃ１が設けられている。
【００３６】
そして、この軸受部１２ｃ１内に支持部１６の先端１６ａが挿入されることにより、回転体１２が回転自在に軸支されている。
【００３７】
この状態では、回転体１２の係合部１２ｂの先端が筐体１３の小径空間１３ｂ内に挿通され、回転体１２の基部１２ａが筐体１３の収納部１３ｃ内に収納されている。
【００３８】
なお、上記実施の形態では、回転体１２の軸部１２ｃの先端に凹状の軸受部１２ｃ１が形成され、蓋体１５側に凸状の支持部１６を有する構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転体１２の軸部１２ｃの先端に凸状の支持部が形成され、蓋体１５側に凹状の軸受部を備えた構成とするものであってもよい。
【００３９】
なお、回転体１２の係合部１２ｂの外径寸法は、筐体１３の小径空間１３ｂの内径寸法に比べて多少小さく形成されており、回転体１２が筐体１３内で傾くことが可能なスペースが確保されている。
【００４０】
円筒形状に形成された回転体１２の係合部１２ｂの内側の一部には、図３に示す状態において、回転の軸心Ｏを通るとともにＸＹ平面に含まれる任意の中心線Ａ−Ａに対して垂直（中心線Ｂ−Ｂに対しては平行）となる規制部１２ｄと、同じく任意の中心線Ａ−Ａに対して垂直（中心線Ｂ−Ｂに対しては平行）となる平坦部１２ｆとを有している。そして、この平坦部１２ｆには図示Ｚ１−Ｚ２方向に直線的に延びるリブ１２ｉが突出形成されている。
【００４１】
また、回転体１２の係合部１２ｂの内側には図示Ｚ２方向に陥没する凹部１２ｅが形成されており、図２に示すように、凹部１２ｅの底面１２ｅ１には図示Ｚ１方向に向かって延びる一対の凸部１２ｇ，１２ｇが設けられている。凹部１２ｅの図示Ｚ１―Ｚ２方向の長さ寸法は、凹部１２ｅの図示Ｚ１―Ｚ２方向の深さ寸法の半分程度であり、凸部１２ｇ，１２ｇの端面（図示Ｚ１側の面）と凹部１２ｅの開口端部との間には駆動軸１１先端の駆動部１１ｂが嵌合される所定のスペースＳ１が形成されている。
【００４２】
図３に示すように、回転体１２の凸部１２ｇ，１２ｇは、軸心Ｏから等距離の位置に所定の距離を隔てて対向するとともに、任意の中心線Ｂ−Ｂに対し垂直に交差している（中心線Ａ−Ａに対しては平行である。）。一方の凸部１２ｇの図示Ｘ２側の側面１２ｇ１と回転体１２の平坦部１２ｆとは所定の距離を置いて平行な状態で対向しており、両者の間には略Ｄ字状の断面形状をした隙間Ｓ２が設けられている。
【００４３】
回転体１２の係合部１２ｂの外周面と平坦部１２ｆとの間には、軸心Ｏと垂直な方向に貫通する貫通孔１２ｈが形成されている。
【００４４】
角度検出部１４は、回転体１２の基部１２ａの底面（図示Ｚ２側の面）に設けられ、且つ回転体１２の回転とともに回転する摺動部材１７，１７と、抵抗体基板１８上に円弧状に形成された抵抗体パターン１８ｂと導電体パターン１８ｃとで構成される。
【００４５】
各摺動部材１７は導電性の金属材料からなり、その先端には分岐形成された複数の摺動子１７ａを有しており、摺動部材１７の本体部側が回転体１２の基部１２ａの底面に、例えば、熱カシメなどの手段によって固定されている。
【００４６】
抵抗体基板１８は例えば合成樹脂材料などからなり、円盤状の基部１８ａを有している。基部１８ａの図示Ｚ１側の面上には、ペーストの抵抗膜や導電膜を所定の円弧状パターンに沿って印刷し、その後に焼成乾燥等を行うことによって形成した、抵抗体パターン１８ｂと導電体パターン１８ｃとが形成されている。基部１８ａの中央部には貫通孔１８ｄが設けられており、基部１８ａの図示Ｘ２側には、抵抗体パターン１８ｂおよび導電体パターン１８ｃと電気的に接続された複数本の端子１８ｅが配設されている。
【００４７】
抵抗体基板１８は筐体１３の収納部１３ｃに配設されている。この状態では、回転体１２の軸部１２ｃの先端部は、抵抗体基板１８の貫通孔１８ｄを貫通した状態で支持部１６において軸支されている。そして、摺動子１７ａ，１７ａが抵抗体パターン１８ｂおよび導電体パターン１８ｃ上を摺動できるように配設されている。
【００４８】
抵抗体基板１８の端子１８ｅは、筐体１３内に一体成形されたそれぞれの導出端子１９に半田付けされ、端子１８ｅと導出端子１９とが電気的に接続されている。
【００４９】
図６および図７に示すように、回転体１２の凸部１２ｇ，１２ｇと平坦部１２ｆとの間の隙間Ｓ２には弾性部材２０が介挿される。弾性部材２０は例えばステンレスなどの金属性の板ばねから形成されている。図５に示すように、弾性部材２０は、薄い板ばねをＵ字形状に折り返すことにより形成されており、一方端側の第１の押圧部２０ａと、他端側の第２の押圧部２０ｂとが屈曲部２０ｃを介して対向している。
【００５０】
第１の押圧部２０ａは平面形状をしており、その中央部には屈曲部２０ｃから第１の押圧部２０ａの自由端方向（図示Ｚ１方向）に延びる切り溝２０ｄが形成され、切り溝２０ｄの図示Ｚ１側の近傍には切り起こし部２０ｅが形成されている。第１の押圧部２０ａの端部には折曲片２０ｆが延設されている。また第２の押圧部２０ｂの図示Ｙ２側には、湾曲形成された弾接部２０ｇが突設されている。なお、第２の押圧部２０ｂの図示Ｙ１側は折曲線２０ｈに沿って図示Ｘ２方向にわずかに折り曲げられている。
【００５１】
図６に示すように、弾性部材２０はその屈曲部２０ｃを図示Ｚ２方向に向けた状態で隙間Ｓ２内に配設されている。このとき、弾性部材２０は、第１の押圧部２０ａと第２の押圧部２０ｂとが接近する方向に弾性変形させられた状態（収縮させられた状態）にあり、第１の押圧部２０ａは回転体１２の平坦部１２ｆを弾圧し、且つ第２の押圧部２０ｂが回転体１２の凸部１２ｇの側面１２ｇ１を弾圧している。
【００５２】
また、弾性部材２０の切り溝２０ｄ内に回転体１２のリブ１２ｉが係合し、弾性部材２０の切り起こし部２０ｅの自由端（図示Ｚ１側の端部）が回転体１２の貫通孔１２ｈと係合している。すなわち、この貫通孔１２ｈへの切り起こし部２０ｅの係合によって、弾性部材２０が図示Ｚ１方向に移動して隙間Ｓ２から抜け出ることを防止できるようになっている。
【００５３】
図７に示すように、弾性部材２０の弾接部２０ｇは、回転体１２の凸部１２ｇの先端部よりも図示Ｚ１側に突出している。また、弾接部２０ｇは任意の中心線Ａ−Ａに対して図示Ｙ２側、すなわち、回転体１２の係合部１２ｂの中心部（軸心Ｏ）をはさんで、回転体１２の規制部１２ｄの形成位置とは反対の側に配設される。弾性部材２０の第２の押圧部２０ｂ側に設けられた弾接部２０ｇは、第１の押圧部２０ａから離間する方向に弾性力が作用する自由端となっている。
【００５４】
図７に示す回転体１２の凹部１２ｅ内に駆動軸１１の駆動部１１ｂを挿入すると、図８に示すように、駆動部１１ｂの外周面が凹部１２ｅの内面に嵌合される。同時に、駆動部１１ｂの平坦面１１ｃのうち中心線Ａ−Ａよりも一方の図示Ｙ１側に位置する平坦面１１ｃは回転体１２の規制部１２ｄに当接し、中心線Ａ−Ａよりも他方の図示Ｙ２側に位置する平坦面１１ｃには弾性部材２０の弾接部２０ｇが弾接されている。このため、弾接部２０ｇは図示Ｘ２方向に押圧されている。
【００５５】
ここで、回転体１２の平坦部１２ｆを基準とすると、図８に示すように、弾性部材２０の弾接部２０ｇは中心線Ａ−Ａよりも他方の図示Ｙ２側に位置する駆動部１１ｂの平坦面１１ｃを図示Ｘ１方向に弾性力Ｆで押圧しており、回転方向β１には弾性力Ｆの垂直成分Ｆ１が作用している。このため、駆動軸１１には軸心Ｏに対して図示β１方向のモーメントが作用している。また、駆動部１１ｂの平坦面１１ｃを基準とすると、弾性部材２０の第１の押圧部２０ａは回転体１２の平坦部１２ｆを図示Ｘ２方向に弾性力ｆで押圧しており、回転方向α１には弾性力ｆの垂直成分ｆ１が作用している。このため、回転体１２には軸心Ｏに対して図示α１方向のモーメントが作用している。
【００５６】
すなわち、駆動軸１１には図示β１方向のモーメントが生じており、回転体１２には図示α１方向のモーメントが生じている。すなわち、駆動軸１１と回転体１２には互いに逆方向のモーメントが生じている。このため、駆動軸１１の平坦面１１ｃのうち中心線Ａ−Ａよりも図示Ｙ２側に位置する平坦面１１ｃと回転体１２側の規制部１２ｄとを互いに弾圧させることが可能とされている。
【００５７】
したがって、弾性部材２０、Ｄ字形状に形成された駆動部１１ｂの平担面１１ｃおよび回転体１２の係合部１２ｂに設けられた規制部１２ｄは、駆動軸１１の先端と回転体１２とを一体的に連結する係合手段を構成している。
【００５８】
なお、駆動軸１１の駆動部１１ｂの断面形状は、上記のようなＤ字形状には限定されず、図９Ａおよび図９Ｂに示すような、駆動部１１ｂの外周のうち、図示Ｘ１側およびＸ２側の双方に平坦部１１０ｃ１、１１０ｃ２が設けられた形状であってもよい。ここで、図９Ａは本発明の駆動軸の変形例を示す側面図、図９Ｂは本発明の駆動軸の変形例を示す正面図である。
【００５９】
しかし、本発明では、駆動軸１１としては、駆動部１１ｂの断面形状が、図４Ａおよび図４Ｂに示すようなＤ字形状であることが好ましい。駆動部１１ｂの断面形状をＤ字形状とすると、図９Ａおよび図９Ｂに示すような、駆動部１１ｂの外周のうち、図示Ｘ１側およびＸ２側の双方に平坦部１１０ｃ１、１１０ｃ２を設ける場合と比べて、駆動部１１ｂの外周を切削する工程を減らすことができ、また、製造コストも低減させることができる。
【００６０】
次に、本発明の回転検出装置１０の動作について説明する。
まず、自動二輪車の運転手（ライダー）が図１に示す自動二輪車のアクセル８を把持しながら図示α２方向に回転操作すると、ワイヤー５が図示Ｐ方向に引かれるため、リンク部材４がストッパ６から離れて、駆動軸１１が図示α１方向に回転させられる。このとき、駆動軸１１に設けられたスロットルバルブ３が開く方向に、アクセル８を操作させた範囲に対応する所定の開閉角度だけ回転させられる。すると、駆動軸１１に係合している回転体１２が、駆動軸１１と一体になって図示α１方向に、駆動軸１１の回転角度と同様の角度だけ回転させられる。なお、このとき、駆動軸１１の固定部１１ａの回転中心と回転体１２の回転中心とが若干位置ずれした状態で係合されていたとしても、支持部１６の先端１６ａを支点として、回転体１２が、駆動軸１１の軸心方向と直交する任意の方向（ＸＹ平面内の任意の方向）に傾動することが可能である。このため、駆動軸１１と回転体１２との係合を解除させずに維持することができ、回転体１２は継続して駆動軸１１と一体になって回転することが可能である。
【００６１】
回転体１２が回転させられると、摺動子１７ａ，１７ａが抵抗体パターン１８ｂおよび導電体パターン１８ｃ上を摺動する。そして、この摺動子１７ａ，１７ａの摺動にに応じた電圧が導出端子１９から出力される。すなわち、摺動子１７ａ，１７ａと抵抗体パターン１８ｂおよび導電体パターン１８ｃとによる摺動動作にともなう抵抗値の変化によって、駆動軸１１の回転角度が検出される。
【００６２】
ここで、運転手が図示α２方向に大きく回転させていたアクセル８から手を離すと、付勢部材７の復元力により駆動軸１１が図示β１方向、すなわちスロットルバルブ３を閉める方向に回転させられる。同時に、回転体１２も駆動軸１１と一体になって図示β１方向に回転させられる。このとき、駆動軸１１に固定されているリンク部材４の他方（図示β１方向）の端部がストッパ６に当接し、駆動軸１１のこれ以上の図示β１方向への回転動作が制限される。このため、スロットルバルブ３は確実に全閉状態に移行させられる。
【００６３】
リンク部材４はストッパ６に勢いよく激突するため、駆動軸１１と回転体１２との係合する結合手段には過渡的に大きな負荷が作用する。しかし、本発明では以下の理由により駆動軸１１と回転体１２の係合部１２ｂとの間に生じやすい回転ずれを防止できるようになっている。
【００６４】
すなわち、本発明では、上記のように、駆動軸１１には図示β１方向のモーメントが作用しており、回転体１２には図示α１方向のモーメントが作用しているため、常に駆動軸１１の平坦面１１ｃと回転体１２側の規制部１２ｄとは互いに弾圧し合う関係になっている。特に、駆動軸１１が回転しようとする方向と、弾性部材２０が駆動軸１１の平坦面１１ｃを弾圧する方向とが共に図示β１方向と同じであるため、駆動軸１１の平坦面１１ｃと回転体１２側の規制部１２ｄとの弾圧状態を維持しやすくなっている。
【００６５】
このため、リンク部材４がストッパ６に勢いよく激突して駆動軸１１の回転が急停止させられたときであっても、駆動軸１１の外周側に設けられた回転体１２に作用する慣性力により回転体１２だけが図示β１方向に回転してしまうことを防止することができる。すなわち、駆動軸１１と回転体１２とを一体化することができるため、駆動軸１１の回転が急停止したときであっても、駆動軸１１と回転体１２との間に回転ずれが生じることを防止することができる。
【００６６】
その結果、スロットルバルブ３が全閉の状態で停止しているときに、導出端子１９から出力される電圧値を一定値に、あるいは所定の許容誤差の範囲内に収めることができる。すなわち、回転検出装置１０としての出力変動を所定の規格範囲内に収めることが可能となるため、回転検出装置１０の検出精度を高めることができる。
【００６７】
なお、上記においては、回転検出装置１０が自動二輪車のスロットルバルブ３の開閉角度を検出するために用いられ、駆動軸１１が自動二輪車のスロットルバルブ３を回転させるためのスロットルバルブシャフトである場合を例にとって説明したが、本発明の駆動軸１１は、自動二輪車のスロットルバルブシャフトであることには限定されず、自動車や他の車両のスロットバルブを回転させるためのスロットルバルブシャフトであってもよい。
【００６８】
また、駆動軸１１が車両のスロットルバルブシャフトである、すなわち、回転検出装置１０が車両のスロットルバルブの開閉角度を検出するために用いられることには限定されず、本発明の回転検出装置１０は、たとえば、小型の監視カメラのレンズおよび筐体を含む、監視カメラ自体の回転姿勢の状態を検出することなど、駆動軸１１によって回転させられる機器にも用いられて、その機器の回転角度を検出するものとしても利用されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の回転検出装置の実施の形態としてのスロットルボディを説明するための概略構成図、
【図２】本発明の回転検出装置の要部断面図、
【図３】図２の矢印Ｑ方向から回転体を見たときの正面図、
【図４】図４Ａは駆動軸の側面図、図４Ｂは駆動軸の断面図で、図４Ａの矢印方向からみた図、
【図５】弾性部材を示す斜視図、
【図６】回転体に駆動軸が装着された状態を示す図２同様の断面図、
【図７】回転体の隙間内に弾性部材を装着した状態を示す図３同様の正面図、
【図８】回転体に駆動軸が装着された状態を示す図３同様の正面図、
【図９】図９Ａは本発明の駆動軸の変形例を示す側面図、図９Ｂは本発明の駆動軸の変形例を示す正面図、
【図１０】従来の回転型センサの要部断面図
【符号の説明】
【００７０】
３ スロットルバルブ
４ リンク部材
５ ワイヤー
６ ストッパ
７ 付勢部材
８ アクセル
１０ 回転検出装置
１１ 駆動軸
１１ｂ 駆動部
１１ｃ 平坦面
１２ 回転体
１２ｂ 係合部
１２ｄ 規制部
１３ 筐体
１４ 角度検出部
１７ 摺動部材
１７ａ 摺動子
１８ｂ 抵抗体パターン
１８ｃ 導電体パターン
２０ 弾性部材
２０ｇ 弾接部
ｆ，Ｆ 弾性力
Ｏ 軸心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸と共に回転する回転体から前記駆動軸の回転角度を検出する回転検出装置に係り、特に、駆動軸と回転体との係合を強化して検出精度を高めた回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には従来の回転検出装置としての回転型センサが開示されている。図１０は前記回転型センサの要部断面図である。なお、図１０は特許文献１の図１と同じ図を用いている。
【０００３】
回転型センサ２００は、車両（自動二輪車等）のスロットル軸等の駆動軸２０１が係合する係合部２０２ａを有する回転体２０２と、回転体２０２を回転可能に保持する筐体２０３と、回転体２０２の回転によって操作され、回転体２０２に固着された摺動子２０４，２０４と、抵抗体基板２０５に設けられた抵抗体パターン２０５ａおよび導電体パターン２０５ｂとからなる角度検出部材とを有している。
【０００４】
回転体２０２の平坦面部２０２ｂと一対の凸部２０２ｃとの間の隙間に、弾性部材２０６が、その屈曲部２０６ａが回転体２０２の凹部２０２ｄの底壁２０２ｅに当接されるように配設されている。
【０００５】
弾性部材２０６のバネ部２０６ｂの弾接部２０６ｃが駆動軸２０１の平坦部２０１ａに弾接されており、駆動軸２０１は、回転体２０２の係合部２０２ａ内に弾性部材２０６を介して係合されている。この弾性部材２０６による駆動軸２０１の係合によって、駆動軸２０１が係合部２０２ａ内に係止された状態で配設される。
【０００６】
回転型センサ２００では、まず、駆動軸２０１の円柱部２０１ｂが、円柱部２０１ｂの軸線を中心として所定の回転角度範囲内で往復回転される。この駆動軸２０１の往復回転によって、回転体２０２が同様に所定の回転角度範囲内で往復回転される。
【０００７】
次に、回転体２０２の往復回転によって、摺動子２０４、２０４が抵抗体パターン２０５ａおよび導電体パターン２０５ｂ上を摺動し、この摺動子２０４、２０４の摺動によって、抵抗体基板２０５の端子２０５ｃと電気的に接続された導出端子２０７から所定の可変された抵抗値が出力される。すなわち、角度検出部材を構成する抵抗体パターン２０５ａおよび導電体パターン２０５ｂと摺動子２０４、２０４とによる摺動動作にともなう抵抗値の変化によって、駆動軸２０１の回転角度が検出される。
【特許文献１】特開２００２−３９７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
自動二輪車のエンジンにはスロットルボディが設けられている。このスロットルボディは、エンジン内のシリンダーに送る空気の流量調節を行うスロットルバルブとスロットルバルブの開閉角度を検出する回転型センサ（スロットルポジションセンサ）２００などを有している。
【０００９】
回転型センサ２００は駆動軸２０１の回転角度からスロットルバルブの開閉角度を検出し、この開閉角度を示すデータを図示しない制御装置に送っている。そして、前記制御装置はこのデータを含む多数のデータを分析してフィードバックすることにより、常に適正な空気量がシリンダーに送り込まれるようにスロットルバルブの開閉角度の調節を行っている。
【００１０】
ところで、自動二輪車のアクセルと駆動軸２０１とはワイヤーなどで連結されており、駆動軸２０１にはスロットルバルブを閉じる方向に付勢する付勢部材が設けられている。自動二輪車の運転手がアクセル操作の際に、前記付勢部材の付勢方向と抗する方向に駆動軸２０１を一方向に回転させることにより、スロットルバルブを開く状態に設定することが可能とされている。
【００１１】
一方、自動二輪車の運転手がアクセルから手を離す（アクセル操作を停止する）と、前記付勢部材の付勢力によって駆動軸２０１が前記一方向とは逆の他方向に回転させられ、スロットルバルブは閉じる状態に設定することが可能とされている。
【００１２】
この際、回転中の駆動軸２０１が前記付勢部材の付勢力によって勢いよく回転させられ、スロットルバルブがスロットルボディに設けられたストッパに激突し、駆動軸２０１に大きな衝撃が加えられることがある。
【００１３】
前記特許文献１に記載の発明では、駆動軸２０１は、弾性部材２０６の弾接部２０６ｃによって、図示Ｘ２方向からのみ押圧されている。また、回転体２０２の半径は駆動軸２０１の半径よりも長いため、停止したときに回転方向に発生する慣性力は駆動軸２０１よりも回転体２０２の方が大きい。
【００１４】
このため、勢いよく回転している駆動軸２０１が急激に停止させられると、駆動軸２０１の回転が停止した後にも、回転体２０２はさらに回転し続けようとする。このとき、回転体２０２に作用する慣性力が、弾性部材２０６の弾性力よりも大きい場合には、弾性部材２０６が収縮する方向に弾性変形させられ、駆動軸２０１と回転体２０２の係合部２０２ａとの間にいわゆる回転ずれが発生する。
【００１５】
その結果、スロットルバルブは全閉の状態で停止しているにもかかわらず、回転体２０２はさらに回転した状態に設定させられるため、全閉の状態に対する摺動子２０４、２０４と抵抗体パターン２０５ａとの間の抵抗値がその都度変化し、回転検出装置としての出力変動を所定の規格範囲内に収めることができなくなるといった問題、すなわち回転検出装置の検出精度を高めることができないという問題がある。
【００１６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、駆動軸と回転体との係合を強化して、駆動軸と回転体との間に回転ずれが発生することなく常に一体的に回転することができるようにして検出精度を高めた回転検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、駆動軸と、前記駆動軸の先端と係合する係合部を有するとともに前記駆動軸と一緒に回転する回転体と、前記回転体を回転可能に保持する筐体と、前記回転体の回転角度を検出する角度検出部と、前記駆動軸と前記回転体とを係合する係合手段とを有する回転検出装置において、
前記係合手段は、前記駆動軸の一部を前記駆動軸が延びる軸心方向に平行となる面でカットすることにより形成された平坦面と、前記係合部内に設けられ且つ前記回転体に対する前記駆動軸の回転を規制する規制部と、前記係合部内に配置されるとともに前記駆動軸を弾圧して前記駆動軸の回転を前記回転体に伝達する弾性部材とを有しており、
前記弾性部材が前記軸心に垂直に交差する任意の中心線よりも一方の側において前記平坦面を部分的に弾圧することにより、前記中心線よりも他方の側に位置する前記平坦面と前記規制部とが弾圧させられていることを特徴とする。
【００１８】
上記においては、前記駆動軸に作用するモーメントと、前記回転体の係合部に作用するモーメントが、前記軸心回りにおいて互いに逆方向となるように前記弾性部材の弾性力が作用していることが好ましい。
【００１９】
このようにすると、駆動軸の平坦面のうち、駆動軸が延びる軸心に垂直に交差する任意の中心線よりも一方の側に位置する平坦面と、他方の側に位置する、回転体側の規制部とを互いに弾圧させることができる。
【００２０】
また、上記においては、前記駆動軸に作用するモーメントの方向と前記駆動軸の回転方向とが同じ方向であることが好ましい。
【００２１】
上記においては、駆動軸が回転しようとする方向と、弾性部材が駆動軸の平坦面を弾圧する方向が同じであるため、駆動軸の平坦面と回転体側の規制部との弾圧状態を維持しやすくなっている。
【００２２】
このため、例えば、自動二輪車用のスロットルボディに設けられ、駆動軸の一方の端部に設けられたリンク部材がストッパに勢いよく激突して駆動軸の回転が急停止させられたときであっても、駆動軸の外周側に設けられた回転体に作用する慣性力により回転体だけが回転してしまうことを防止することができる。すなわち、駆動軸と回転体とを一体化することができるため、駆動軸の回転が急停止したときであっても、駆動軸と回転体との間に回転ずれが生じることを防止することができる。
【００２３】
その結果、例えば、自動二輪車用のスロットルバルブが全閉の状態で停止しているときに、駆動軸の回転角度を表すものとして出力される電圧値を一定値に、あるいは所定の許容誤差の範囲内に収めることができる。すなわち、回転検出装置の出力変動を所定の規格範囲内に収めることが可能となるため、回転検出装置の検出精度を高めることができる。
【００２４】
また、本発明では、前記駆動軸は、円柱状の固定部と、前記固定部の一方の端部に設けられた駆動部とを有しており、前記駆動部を前記駆動軸の軸方向と直交する断面で切断したときの前記駆動部の断面がＤ字形状であることが好ましい。
【００２５】
駆動部の断面形状をＤ字形状とすると、駆動部の外周のうち双方の側に平坦部を設ける場合と比べて、駆動部の外周を切削する工程を減らすことができ、また、製造コストも低減させることができる。
【００２６】
本発明では、例えば、前記駆動軸は、エンジンに設けられたスロットルバルブを回転させるためのスロットルバルブシャフトであり、前記エンジンは自動二輪車用である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の回転検出装置では、駆動軸と回転体との係合を強化して、駆動軸と回転体との間に回転ずれが発生することなく常に一体的に回転することができるようにして検出精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は本発明の回転検出装置の実施の形態としてのスロットルボディを説明するための概略構成図、図２は本発明の回転検出装置の要部断面図、図３は図２の矢印Ｑ方向から回転体を見たときの正面図、図４Ａは駆動軸の側面図、図４Ｂは駆動軸の断面図で、図４Ａの矢印方向からみた図、図５は弾性部材を示す斜視図、図６は回転体に駆動軸が装着された状態を示す図２同様の断面図、図７は回転体の隙間内に弾性部材を装着した状態を示す図３同様の正面図、図８は回転体に駆動軸が装着された状態を示す図３同様の正面図である。なお、図２および図６においては、回転体、筐体、弾性部材、および蓋体のみにハッチングを施している。
【００２９】
本発明の回転検出装置１０は、例えば自動二輪車や四輪車用のスロットルボディ１に設けられている。図１に示すように、スロットルボディ１は、図示しない吸気口とエンジンとの間の吸気通路２内に設けられており、エンジンに流入する空気の流量の調整を行うものである。吸気通路２には円盤状のスロットルバルブ３が駆動軸（スロットルバルブシャフト）１１に対し回転自在に支持されている。スロットルバルブ３の直径は吸気通路２よりもわずかに小さく形成されている。スロットルバルブ３の面が空気の流入方向（図示矢印方向）に対して平行な姿勢にあるときがスロットルバルブ３としては全開の状態であり、前記空気の流入方向に対して垂直な姿勢にあるときがスロットルバルブ３としては全閉の状態である。
【００３０】
駆動軸１１の一方（図示Ｚ１側）の端部には扇型状のリンク部材４が設けられている。リンク部材４の一方（図示α１方向）の端部にはワイヤー５の一方の先端が結線されており、他方（図示β１方向）の端部にはリンク部材４に当接可能なストッパ６が設けられている。また、駆動軸１１の他方（図示Ｚ２側）の端部には、付勢部材７と後述する回転検出装置１０が取り付けられている。駆動軸１１は付勢部材７によって図示β１方向に付勢されている。スロットルバルブ３が全閉の状態にあるときが、リンク部材４の他方（図示Ｚ２側）の端部がストッパ６に当接している状態と一致する。
【００３１】
なお、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、駆動軸１１の他方（図示Ｚ２側）の端部には、駆動軸１１の軸心方向（図示Ｚ１−Ｚ２方向）と直交する平面（ＸＹ平面）で切断したときの断面がＤ字形状となる駆動部１１ｂが突出形成されている。駆動部１１ｂの外周の一部（図４では図示Ｘ２側の面）には平坦面１１ｃが形成されている。
【００３２】
ワイヤー５の他方の先端は自動二輪車のハンドルに設けられたアクセル８に結線されている。アクセル８を図示α２方向に回転させると、これに連動してワイヤー５が付勢部材７の付勢方向（図示β１方向）に抗して図示Ｐ方向に引かれるため、駆動軸１１が図示α１方向に回転し、スロットルバルブ３を開かせることが可能とされている。
【００３３】
図２に示すように、回転検出装置１０はスロットルバルブ３を回転させる駆動軸１１が係合する係合部１２ｂを有する回転体１２と、回転体１２を回転自在に支持する筐体１３と、回転体１２の回転によって操作され、駆動軸１１の回転角度を検出する角度検出部１４を有している。そして、本発明では、回転体１２の係合部１２ｂに駆動軸１１が係合され、駆動軸１１が所定の回転角度範囲内で往復回転するようになっている。
【００３４】
筐体１３は、例えばポリフェニレン・サルファイド（ＰＰＳ）などの合成樹脂材料からなり、成形加工によって形成され、図示Ｚ１側に、大径空間１３ａと、小径空間１３ｂと、小径空間１３ｂに連設された収納部１３ｃとを有しており、収納部１３ｃの図示Ｚ２側に開放端部１３ｄが形成されている。よって、筐体１３は、小径空間１３ｂおよび開放端部１３ｄによって、両端部（図示Ｚ１側の端部および図示Ｚ２側の端部）が開放されている。そして、開放端部１３ｄが蓋体１５によって閉じられている。蓋体１５の中心部には、先端部が図示Ｚ１方向に略円錐凸状に突出する支持部１６が設けられている。
【００３５】
回転体１２は、例えばポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）などの合成樹脂材料からなり、成形加工によって形成され、略円盤状の基部１２ａと、基部１２ａの一方の面から図示Ｚ１側に突出して設けられた円筒形状の係合部１２ｂと、基部１２ａの他方の面から図示Ｚ２側に突出して設けられた軸部１２ｃとを有している。軸部１２ｃは略柱状であり、その図示Ｚ２側に略円筒状の円筒部１２ｃ２が設けられ、円筒部１２ｃ２の図示Ｚ１側に略円錐凹状に陥没する軸受部１２ｃ１が設けられている。
【００３６】
そして、この軸受部１２ｃ１内に支持部１６の先端１６ａが挿入されることにより、回転体１２が回転自在に軸支されている。
【００３７】
この状態では、回転体１２の係合部１２ｂの先端が筐体１３の小径空間１３ｂ内に挿通され、回転体１２の基部１２ａが筐体１３の収納部１３ｃ内に収納されている。
【００３８】
なお、上記実施の形態では、回転体１２の軸部１２ｃの先端に凹状の軸受部１２ｃ１が形成され、蓋体１５側に凸状の支持部１６を有する構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転体１２の軸部１２ｃの先端に凸状の支持部が形成され、蓋体１５側に凹状の軸受部を備えた構成とするものであってもよい。
【００３９】
なお、回転体１２の係合部１２ｂの外径寸法は、筐体１３の小径空間１３ｂの内径寸法に比べて多少小さく形成されており、回転体１２が筐体１３内で傾くことが可能なスペースが確保されている。
【００４０】
円筒形状に形成された回転体１２の係合部１２ｂの内側の一部には、図３に示す状態において、回転の軸心Ｏを通るとともにＸＹ平面に含まれる任意の中心線Ａ−Ａに対して垂直（中心線Ｂ−Ｂに対しては平行）となる規制部１２ｄと、同じく任意の中心線Ａ−Ａに対して垂直（中心線Ｂ−Ｂに対しては平行）となる平坦部１２ｆとを有している。そして、この平坦部１２ｆには図示Ｚ１−Ｚ２方向に直線的に延びるリブ１２ｉが突出形成されている。
【００４１】
また、回転体１２の係合部１２ｂの内側には図示Ｚ２方向に陥没する凹部１２ｅが形成されており、図２に示すように、凹部１２ｅの底面１２ｅ１には図示Ｚ１方向に向かって延びる一対の凸部１２ｇ，１２ｇが設けられている。凹部１２ｅの図示Ｚ１―Ｚ２方向の長さ寸法は、凹部１２ｅの図示Ｚ１―Ｚ２方向の深さ寸法の半分程度であり、凸部１２ｇ，１２ｇの端面（図示Ｚ１側の面）と凹部１２ｅの開口端部との間には駆動軸１１先端の駆動部１１ｂが嵌合される所定のスペースＳ１が形成されている。
【００４２】
図３に示すように、回転体１２の凸部１２ｇ，１２ｇは、軸心Ｏから等距離の位置に所定の距離を隔てて対向するとともに、任意の中心線Ｂ−Ｂに対し垂直に交差している（中心線Ａ−Ａに対しては平行である。）。一方の凸部１２ｇの図示Ｘ２側の側面１２ｇ１と回転体１２の平坦部１２ｆとは所定の距離を置いて平行な状態で対向しており、両者の間には略Ｄ字状の断面形状をした隙間Ｓ２が設けられている。
【００４３】
回転体１２の係合部１２ｂの外周面と平坦部１２ｆとの間には、軸心Ｏと垂直な方向に貫通する貫通孔１２ｈが形成されている。
【００４４】
角度検出部１４は、回転体１２の基部１２ａの底面（図示Ｚ２側の面）に設けられ、且つ回転体１２の回転とともに回転する摺動部材１７，１７と、抵抗体基板１８上に円弧状に形成された抵抗体パターン１８ｂと導電体パターン１８ｃとで構成される。
【００４５】
各摺動部材１７は導電性の金属材料からなり、その先端には分岐形成された複数の摺動子１７ａを有しており、摺動部材１７の本体部側が回転体１２の基部１２ａの底面に、例えば、熱カシメなどの手段によって固定されている。
【００４６】
抵抗体基板１８は例えば合成樹脂材料などからなり、円盤状の基部１８ａを有している。基部１８ａの図示Ｚ１側の面上には、ペーストの抵抗膜や導電膜を所定の円弧状パターンに沿って印刷し、その後に焼成乾燥等を行うことによって形成した、抵抗体パターン１８ｂと導電体パターン１８ｃとが形成されている。基部１８ａの中央部には貫通孔１８ｄが設けられており、基部１８ａの図示Ｘ２側には、抵抗体パターン１８ｂおよび導電体パターン１８ｃと電気的に接続された複数本の端子１８ｅが配設されている。
【００４７】
抵抗体基板１８は筐体１３の収納部１３ｃに配設されている。この状態では、回転体１２の軸部１２ｃの先端部は、抵抗体基板１８の貫通孔１８ｄを貫通した状態で支持部１６において軸支されている。そして、摺動子１７ａ，１７ａが抵抗体パターン１８ｂおよび導電体パターン１８ｃ上を摺動できるように配設されている。
【００４８】
抵抗体基板１８の端子１８ｅは、筐体１３内に一体成形されたそれぞれの導出端子１９に半田付けされ、端子１８ｅと導出端子１９とが電気的に接続されている。
【００４９】
図６および図７に示すように、回転体１２の凸部１２ｇ，１２ｇと平坦部１２ｆとの間の隙間Ｓ２には弾性部材２０が介挿される。弾性部材２０は例えばステンレスなどの金属性の板ばねから形成されている。図５に示すように、弾性部材２０は、薄い板ばねをＵ字形状に折り返すことにより形成されており、一方端側の第１の押圧部２０ａと、他端側の第２の押圧部２０ｂとが屈曲部２０ｃを介して対向している。
【００５０】
第１の押圧部２０ａは平面形状をしており、その中央部には屈曲部２０ｃから第１の押圧部２０ａの自由端方向（図示Ｚ１方向）に延びる切り溝２０ｄが形成され、切り溝２０ｄの図示Ｚ１側の近傍には切り起こし部２０ｅが形成されている。第１の押圧部２０ａの端部には折曲片２０ｆが延設されている。また第２の押圧部２０ｂの図示Ｙ２側には、湾曲形成された弾接部２０ｇが突設されている。なお、第２の押圧部２０ｂの図示Ｙ１側は折曲線２０ｈに沿って図示Ｘ２方向にわずかに折り曲げられている。
【００５１】
図６に示すように、弾性部材２０はその屈曲部２０ｃを図示Ｚ２方向に向けた状態で隙間Ｓ２内に配設されている。このとき、弾性部材２０は、第１の押圧部２０ａと第２の押圧部２０ｂとが接近する方向に弾性変形させられた状態（収縮させられた状態）にあり、第１の押圧部２０ａは回転体１２の平坦部１２ｆを弾圧し、且つ第２の押圧部２０ｂが回転体１２の凸部１２ｇの側面１２ｇ１を弾圧している。
【００５２】
また、弾性部材２０の切り溝２０ｄ内に回転体１２のリブ１２ｉが係合し、弾性部材２０の切り起こし部２０ｅの自由端（図示Ｚ１側の端部）が回転体１２の貫通孔１２ｈと係合している。すなわち、この貫通孔１２ｈへの切り起こし部２０ｅの係合によって、弾性部材２０が図示Ｚ１方向に移動して隙間Ｓ２から抜け出ることを防止できるようになっている。
【００５３】
図７に示すように、弾性部材２０の弾接部２０ｇは、回転体１２の凸部１２ｇの先端部よりも図示Ｚ１側に突出している。また、弾接部２０ｇは任意の中心線Ａ−Ａに対して図示Ｙ２側、すなわち、回転体１２の係合部１２ｂの中心部（軸心Ｏ）をはさんで、回転体１２の規制部１２ｄの形成位置とは反対の側に配設される。弾性部材２０の第２の押圧部２０ｂ側に設けられた弾接部２０ｇは、第１の押圧部２０ａから離間する方向に弾性力が作用する自由端となっている。
【００５４】
図７に示す回転体１２の凹部１２ｅ内に駆動軸１１の駆動部１１ｂを挿入すると、図８に示すように、駆動部１１ｂの外周面が凹部１２ｅの内面に嵌合される。同時に、駆動部１１ｂの平坦面１１ｃのうち中心線Ａ−Ａよりも一方の図示Ｙ１側に位置する平坦面１１ｃは回転体１２の規制部１２ｄに当接し、中心線Ａ−Ａよりも他方の図示Ｙ２側に位置する平坦面１１ｃには弾性部材２０の弾接部２０ｇが弾接されている。このため、弾接部２０ｇは図示Ｘ２方向に押圧されている。
【００５５】
ここで、回転体１２の平坦部１２ｆを基準とすると、図８に示すように、弾性部材２０の弾接部２０ｇは中心線Ａ−Ａよりも他方の図示Ｙ２側に位置する駆動部１１ｂの平坦面１１ｃを図示Ｘ１方向に弾性力Ｆで押圧しており、回転方向β１には弾性力Ｆの垂直成分Ｆ１が作用している。このため、駆動軸１１には軸心Ｏに対して図示β１方向のモーメントが作用している。また、駆動部１１ｂの平坦面１１ｃを基準とすると、弾性部材２０の第１の押圧部２０ａは回転体１２の平坦部１２ｆを図示Ｘ２方向に弾性力ｆで押圧しており、回転方向α１には弾性力ｆの垂直成分ｆ１が作用している。このため、回転体１２には軸心Ｏに対して図示α１方向のモーメントが作用している。
【００５６】
すなわち、駆動軸１１には図示β１方向のモーメントが生じており、回転体１２には図示α１方向のモーメントが生じている。すなわち、駆動軸１１と回転体１２には互いに逆方向のモーメントが生じている。このため、駆動軸１１の平坦面１１ｃのうち中心線Ａ−Ａよりも図示Ｙ２側に位置する平坦面１１ｃと回転体１２側の規制部１２ｄとを互いに弾圧させることが可能とされている。
【００５７】
したがって、弾性部材２０、Ｄ字形状に形成された駆動部１１ｂの平担面１１ｃおよび回転体１２の係合部１２ｂに設けられた規制部１２ｄは、駆動軸１１の先端と回転体１２とを一体的に連結する係合手段を構成している。
【００５８】
なお、駆動軸１１の駆動部１１ｂの断面形状は、上記のようなＤ字形状には限定されず、図９Ａおよび図９Ｂに示すような、駆動部１１ｂの外周のうち、図示Ｘ１側およびＸ２側の双方に平坦部１１０ｃ１、１１０ｃ２が設けられた形状であってもよい。ここで、図９Ａは本発明の駆動軸の変形例を示す側面図、図９Ｂは本発明の駆動軸の変形例を示す正面図である。
【００５９】
しかし、本発明では、駆動軸１１としては、駆動部１１ｂの断面形状が、図４Ａおよび図４Ｂに示すようなＤ字形状であることが好ましい。駆動部１１ｂの断面形状をＤ字形状とすると、図９Ａおよび図９Ｂに示すような、駆動部１１ｂの外周のうち、図示Ｘ１側およびＸ２側の双方に平坦部１１０ｃ１、１１０ｃ２を設ける場合と比べて、駆動部１１ｂの外周を切削する工程を減らすことができ、また、製造コストも低減させることができる。
【００６０】
次に、本発明の回転検出装置１０の動作について説明する。
まず、自動二輪車の運転手（ライダー）が図１に示す自動二輪車のアクセル８を把持しながら図示α２方向に回転操作すると、ワイヤー５が図示Ｐ方向に引かれるため、リンク部材４がストッパ６から離れて、駆動軸１１が図示α１方向に回転させられる。このとき、駆動軸１１に設けられたスロットルバルブ３が開く方向に、アクセル８を操作させた範囲に対応する所定の開閉角度だけ回転させられる。すると、駆動軸１１に係合している回転体１２が、駆動軸１１と一体になって図示α１方向に、駆動軸１１の回転角度と同様の角度だけ回転させられる。なお、このとき、駆動軸１１の固定部１１ａの回転中心と回転体１２の回転中心とが若干位置ずれした状態で係合されていたとしても、支持部１６の先端１６ａを支点として、回転体１２が、駆動軸１１の軸心方向と直交する任意の方向（ＸＹ平面内の任意の方向）に傾動することが可能である。このため、駆動軸１１と回転体１２との係合を解除させずに維持することができ、回転体１２は継続して駆動軸１１と一体になって回転することが可能である。
【００６１】
回転体１２が回転させられると、摺動子１７ａ，１７ａが抵抗体パターン１８ｂおよび導電体パターン１８ｃ上を摺動する。そして、この摺動子１７ａ，１７ａの摺動にに応じた電圧が導出端子１９から出力される。すなわち、摺動子１７ａ，１７ａと抵抗体パターン１８ｂおよび導電体パターン１８ｃとによる摺動動作にともなう抵抗値の変化によって、駆動軸１１の回転角度が検出される。
【００６２】
ここで、運転手が図示α２方向に大きく回転させていたアクセル８から手を離すと、付勢部材７の復元力により駆動軸１１が図示β１方向、すなわちスロットルバルブ３を閉める方向に回転させられる。同時に、回転体１２も駆動軸１１と一体になって図示β１方向に回転させられる。このとき、駆動軸１１に固定されているリンク部材４の他方（図示β１方向）の端部がストッパ６に当接し、駆動軸１１のこれ以上の図示β１方向への回転動作が制限される。このため、スロットルバルブ３は確実に全閉状態に移行させられる。
【００６３】
リンク部材４はストッパ６に勢いよく激突するため、駆動軸１１と回転体１２との係合する結合手段には過渡的に大きな負荷が作用する。しかし、本発明では以下の理由により駆動軸１１と回転体１２の係合部１２ｂとの間に生じやすい回転ずれを防止できるようになっている。
【００６４】
すなわち、本発明では、上記のように、駆動軸１１には図示β１方向のモーメントが作用しており、回転体１２には図示α１方向のモーメントが作用しているため、常に駆動軸１１の平坦面１１ｃと回転体１２側の規制部１２ｄとは互いに弾圧し合う関係になっている。特に、駆動軸１１が回転しようとする方向と、弾性部材２０が駆動軸１１の平坦面１１ｃを弾圧する方向とが共に図示β１方向と同じであるため、駆動軸１１の平坦面１１ｃと回転体１２側の規制部１２ｄとの弾圧状態を維持しやすくなっている。
【００６５】
このため、リンク部材４がストッパ６に勢いよく激突して駆動軸１１の回転が急停止させられたときであっても、駆動軸１１の外周側に設けられた回転体１２に作用する慣性力により回転体１２だけが図示β１方向に回転してしまうことを防止することができる。すなわち、駆動軸１１と回転体１２とを一体化することができるため、駆動軸１１の回転が急停止したときであっても、駆動軸１１と回転体１２との間に回転ずれが生じることを防止することができる。
【００６６】
その結果、スロットルバルブ３が全閉の状態で停止しているときに、導出端子１９から出力される電圧値を一定値に、あるいは所定の許容誤差の範囲内に収めることができる。すなわち、回転検出装置１０としての出力変動を所定の規格範囲内に収めることが可能となるため、回転検出装置１０の検出精度を高めることができる。
【００６７】
なお、上記においては、回転検出装置１０が自動二輪車のスロットルバルブ３の開閉角度を検出するために用いられ、駆動軸１１が自動二輪車のスロットルバルブ３を回転させるためのスロットルバルブシャフトである場合を例にとって説明したが、本発明の駆動軸１１は、自動二輪車のスロットルバルブシャフトであることには限定されず、自動車や他の車両のスロットバルブを回転させるためのスロットルバルブシャフトであってもよい。
【００６８】
また、駆動軸１１が車両のスロットルバルブシャフトである、すなわち、回転検出装置１０が車両のスロットルバルブの開閉角度を検出するために用いられることには限定されず、本発明の回転検出装置１０は、たとえば、小型の監視カメラのレンズおよび筐体を含む、監視カメラ自体の回転姿勢の状態を検出することなど、駆動軸１１によって回転させられる機器にも用いられて、その機器の回転角度を検出するものとしても利用されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の回転検出装置の実施の形態としてのスロットルボディを説明するための概略構成図、
【図２】本発明の回転検出装置の要部断面図、
【図３】図２の矢印Ｑ方向から回転体を見たときの正面図、
【図４】図４Ａは駆動軸の側面図、図４Ｂは駆動軸の断面図で、図４Ａの矢印方向からみた図、
【図５】弾性部材を示す斜視図、
【図６】回転体に駆動軸が装着された状態を示す図２同様の断面図、
【図７】回転体の隙間内に弾性部材を装着した状態を示す図３同様の正面図、
【図８】回転体に駆動軸が装着された状態を示す図３同様の正面図、
【図９】図９Ａは本発明の駆動軸の変形例を示す側面図、図９Ｂは本発明の駆動軸の変形例を示す正面図、
【図１０】従来の回転型センサの要部断面図
【符号の説明】
【００７０】
３ スロットルバルブ
４ リンク部材
５ ワイヤー
６ ストッパ
７ 付勢部材
８ アクセル
１０ 回転検出装置
１１ 駆動軸
１１ｂ 駆動部
１１ｃ 平坦面
１２ 回転体
１２ｂ 係合部
１２ｄ 規制部
１３ 筐体
１４ 角度検出部
１７ 摺動部材
１７ａ 摺動子
１８ｂ 抵抗体パターン
１８ｃ 導電体パターン
２０ 弾性部材
２０ｇ 弾接部
ｆ，Ｆ 弾性力
Ｏ 軸心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と、前記駆動軸の先端と係合する係合部を有するとともに前記駆動軸と一緒に回転する回転体と、前記回転体を回転可能に保持する筐体と、前記回転体の回転角度を検出する角度検出部と、前記駆動軸と前記回転体とを係合する係合手段とを有する回転検出装置において、
前記係合手段は、前記駆動軸の一部を前記駆動軸が延びる軸心方向に平行となる面でカットすることにより形成された平坦面と、前記係合部内に設けられ且つ前記回転体に対する前記駆動軸の回転を規制する規制部と、前記係合部内に配置されるとともに前記駆動軸を弾圧して前記駆動軸の回転を前記回転体に伝達する弾性部材とを有しており、
前記弾性部材が前記軸心に垂直に交差する任意の中心線よりも一方の側において前記平坦面を部分的に弾圧することにより、前記中心線よりも他方の側に位置する前記平坦面と前記規制部とが弾圧させられていることを特徴とする回転検出装置。
【請求項２】
前記駆動軸に作用するモーメントと、前記回転体の係合部に作用するモーメントが、前記軸心回りにおいて互いに逆方向となるように前記弾性部材の弾性力が作用していることを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。
【請求項３】
前記駆動軸に作用するモーメントの方向と前記駆動軸の回転方向とが同じ方向であることを特徴とする請求項２記載の回転検出装置。
【請求項４】
前記駆動軸は、円柱状の固定部と、前記固定部の一方の端部に設けられた駆動部とを有しており、前記駆動部を前記駆動軸の軸方向と直交する断面で切断したときの前記駆動部の断面がＤ字形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転検出装置。
【請求項５】
前記駆動軸は、エンジンに設けられたスロットルバルブを回転させるためのスロットルバルブシャフトであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回転検出装置。
【請求項６】
前記エンジンは自動二輪車用であることを特徴とする請求項５記載の回転検出装置。
【請求項１】
駆動軸と、前記駆動軸の先端と係合する係合部を有するとともに前記駆動軸と一緒に回転する回転体と、前記回転体を回転可能に保持する筐体と、前記回転体の回転角度を検出する角度検出部と、前記駆動軸と前記回転体とを係合する係合手段とを有する回転検出装置において、
前記係合手段は、前記駆動軸の一部を前記駆動軸が延びる軸心方向に平行となる面でカットすることにより形成された平坦面と、前記係合部内に設けられ且つ前記回転体に対する前記駆動軸の回転を規制する規制部と、前記係合部内に配置されるとともに前記駆動軸を弾圧して前記駆動軸の回転を前記回転体に伝達する弾性部材とを有しており、
前記弾性部材が前記軸心に垂直に交差する任意の中心線よりも一方の側において前記平坦面を部分的に弾圧することにより、前記中心線よりも他方の側に位置する前記平坦面と前記規制部とが弾圧させられていることを特徴とする回転検出装置。
【請求項２】
前記駆動軸に作用するモーメントと、前記回転体の係合部に作用するモーメントが、前記軸心回りにおいて互いに逆方向となるように前記弾性部材の弾性力が作用していることを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。
【請求項３】
前記駆動軸に作用するモーメントの方向と前記駆動軸の回転方向とが同じ方向であることを特徴とする請求項２記載の回転検出装置。
【請求項４】
前記駆動軸は、円柱状の固定部と、前記固定部の一方の端部に設けられた駆動部とを有しており、前記駆動部を前記駆動軸の軸方向と直交する断面で切断したときの前記駆動部の断面がＤ字形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転検出装置。
【請求項５】
前記駆動軸は、エンジンに設けられたスロットルバルブを回転させるためのスロットルバルブシャフトであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回転検出装置。
【請求項６】
前記エンジンは自動二輪車用であることを特徴とする請求項５記載の回転検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２２６７５７（Ｐ２００６−２２６７５７Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３８９１３（Ｐ２００５−３８９１３）
【出願日】平成１７年２月１６日（２００５．２．１６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１６日（２００５．２．１６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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