旋转角度传感器 【技术领域】
本发明涉及汽车和工业机器等使用的检测旋转轴旋转角度的旋转角度传感器。背景技术 作为现有技术， 有在与旋转轴连结旋转的转子的前端设置有磁铁， 利用与磁铁有 间隔并且相对的例如磁阻元件那样的磁传感器来检测转子旋转角度的旋转角度传感器。 为 了使检测旋转角度不易受外部磁场的影响， 专利文献 1 公开了设置有把磁铁和磁传感器包 围的磁屏蔽的旋转角度传感器。
把被专利文献 1 公开的旋转角度传感器的截面表示在图 9。在软磁体碗状的磁屏 蔽壳体 4S 内固定有配线基板 3， 在该配线基板 3 上设置有磁传感器 MS， 把该磁屏蔽壳体 4S 的开口用软磁体的盖 4B 堵塞。与该磁传感器 MS 相对地把磁铁 2M 固定在旋转轴 2 的前端。 把磁铁 2M 配置成使其磁通如图中虚线所示那样在与配线基板 3 的板面平行的方向透过磁 传感器 MS。使旋转轴 2 与外部机器的旋转轴连结， 利用磁铁 2M 的转动， 由磁传感器 MS 检测
磁铁 2M 的磁通方向的变化。这种磁传感器 MS 作为 IC 在市场有销售。
专利文献 1 ： 特开平 6-249607 号公报
在该图 9 的结构中， 把端子座 5 插入并固定在形成于磁屏蔽壳体 4S 的侧壁的孔 内， 把贯通并保持在该端子座 5 的多个端子 5T 与配线基板 3 上的配线连接， 来自磁传感器 MS 的检测信号通过配线基板 3 上的配线并利用端子 5T 向磁屏蔽壳体 4S 外导出， 且从端子 5T 向磁传感器 MS 进行供电。这种结构中， 包含将配线基板 3 向磁屏蔽壳体 4S 内的安装、 将 端子座 5 向壳体 4S 的安装以及配线基板 3 上的配线与端子座 5 的端子 5T 的连接等， 有旋 转角度传感器的组装工序复杂的缺点。 发明内容
本发明解决上述课题， 能够提供一种组装容易且不损害磁屏蔽效果结构的旋转角 度传感器。
本发明的旋转角度传感器包括 ： 壳体 ； 转子， 其被自由转动地收容在所述壳体内 且前端部从壳体突出 ； 罩状磁屏蔽， 其装配在所述壳体内， 具有圆形底板和从其周边缘与中 心线平行地筒状延长的侧壁， 且从所述圆形底板周边缘的至少一个圆弧部到所述侧壁前端 形成有缺口 ； 磁铁， 其在所述罩状磁屏蔽的所述侧壁的内侧并且被固定在所述转子的后端 ； 配线基板， 其被装配在所述磁屏蔽的所述侧壁内， 与所述磁铁空开间隔并且具有与所述转 子的中心轴成直角的板面， 且具有从侧边缘在同一板面内从所述缺口向外突出形成的用于 电连接的端子部 ； 圆筒状磁屏蔽， 其把所述缺口覆盖地装配在所述罩状磁屏蔽 ； 磁传感器 IC， 其与所述磁铁空开间隔并相对， 且被安装在所述配线基板上。
根据本发明的结构， 使配线基板的端子部从罩状磁屏蔽侧壁的缺口突出， 且把缺 口的空缺部分由圆筒状磁屏蔽堵塞， 因此， 磁屏蔽效果高， 且配线连接不麻烦， 能够容易组 装零件。附图说明
图 1 是本发明旋转角度传感器第一实施例的俯视图 ； 图 2 是图 1 的 II-II 剖视图 ； 图 3 是图 1 的 III-III 剖视图 ； 图 4 是用于说明磁屏蔽配线基板单元组装的分解立体图 ； 图 5 是用于说明磁屏蔽对于水平方向外部磁通作用的立体图 ； 图 6 是用于说明磁屏蔽对于垂直方向外部磁通作用的剖视图 ； 图 7 是表示本发明旋转角度传感器第二实施例的剖视图 ； 图 8 是表示本发明旋转角度传感器第三实施例的剖视图 ； 图 9 是表示专利文献 1 现有旋转角度传感器的剖视图。具体实施方式
图 1 表示本发明旋转角度传感器第一实施例的俯视图， 图 2 和图 3 分别表示图 1 的 II-II 截面和 III-III 截面。旋转角度传感器包括 ： 在两侧具有安装用突部 10A、 10B 的 由大致圆筒状绝缘体成型的壳体 10、 装配在壳体 10 内且一端向外突出的转子 20、 固定在转 子 20 的壳体 10 内另一端的磁铁 21、 被设置在壳体 10 内而由一端承受转子 20 内端的环状 轴承 13、 支承环状轴承 13 另一端的配线基板 14、 在环状轴承 13 的内侧在转子 20 的轴向上 与磁铁 21 空开间隔地相对被安装在配线基板 14 上的磁传感器 IC( 集成电路 )15、 把环状轴 承 13 包围的圆筒状磁屏蔽 12、 把配线基板 14 和圆筒状磁屏蔽 12 收容并且在内侧的壳体 10 内配置的罩状磁屏蔽 11、 从背后支承罩状磁屏蔽 11 并把壳体 10 的另一端开口堵塞的盖 16。
由树脂射出成型形成的圆柱状转子 20 形成有从其前端面向轴向延伸的截面是非 圆形 ( 在此是大致半圆形 ) 的连结用凹部 20c， 把测定对象旋转轴 ( 未图示 ) 的， 截面与连 结用凹部 20c 的截面相同形状的前端部插入连结， 转子 20 就通过外部旋转轴转动。在以下 的说明中， 图 2 所示的旋转角度传感器把连结对象侧作为前方 ( 附图纸面的上方 )， 把其相 反侧作为后方。 转子 20 在轴向的中间部具有凸缘 20A， 在转子 20 的后方端粘接固定有磁铁 21。且在转子 20 并且位于圆筒状磁屏蔽 12 的轴向大致前端， 把圆筒状磁屏蔽 12 的前端开 口大致堵塞地使软磁材料的圆板磁屏蔽 22 与转子 20 的中心轴同心地通过嵌入成型而被埋 入在凸缘 20A 的厚度内。通过这样把圆板磁屏蔽 22 埋入在凸缘 20A 内， 而能够根据需要使 圆板磁屏蔽 22 的径例如比转子 20 的凸缘 20A 以外的径大， 因此， 能够使其外周边缘与圆筒 状磁屏蔽 12 的间隔更小， 仅此就能够提高磁屏蔽的效果。
由树脂射出成型形成的壳体 10 的前方端为了把开口变狭窄而一体形成有向中心 轴方向延长的前方壁 10C， 从该前方壁 10C 的内周端而一体形成有朝向轴向前方的圆筒状 套筒 10D。壳体 10 还一体形成有从其后部的周边缘部延长的箱状端子收容部 10E， 形成有 端子收容室 10d。
把转子 20 从壳体 10 的后方开口插入， 前方部从转子 20 的凸缘 20A 通过壳体 10 的套筒 10D 而向外突出。凸缘 20A 被配置在壳体 10 的前方壁 10C 与环状轴承 13 的前端之 间， 夹在凸缘 20A 与前方壁 10C 之间并且设置有弹性的环状波形垫片 30。环状轴承 13 例如由尼龙、 特氟隆 ( 登录商标 ) 这样的润滑性和耐磨损性优良的树脂成型形成。环状波形 垫片 30 使转子 20 的凸缘 20A 弹性按压环状轴承 13 并且保持磁铁 21 与磁传感器 IC15 的 间隔一定。本实施例中圆筒状磁屏蔽 12 由把弹性的软磁金属板卷成卷形成。在环状轴承 13 的前方外周形成有锥面 13a， 圆筒状磁屏蔽 12 抵抗其弹力而一边被从环状轴承 13 的锥 面 13a 按压扩展一边向环状轴承 13 与侧壁部 11B 之间插入。
配线基板 14 被形成圆形， 从其外周的一圆弧部延长地一体形成有矩形的端子部 14A。把磁传感器 IC15 通过焊接安装在配线基板 14 的大致中央， 与该磁传感器 IC15 的供 电用端子、 检测信号取出用端子等连接的配线在配线基板 14 上延长到端子部 14A。在本例 中， 在配线基板 14 的同一圆周上形成有三个与其外周边缘邻接的圆弧状切口 14a， 在这些 三个切口 14a 的内侧形成有三个环状轴承固定用的结合孔 14b( 也参照图 4)。通过把环状 轴承 13 后端形成的三个固定用突起 13A( 图 3 表示了一个 ) 向结合孔 14b 嵌入而把环状轴 承 13 固定。
罩状磁屏蔽 11 是把软磁材料的板通过冲压加工形成， 具有圆形底板 11A 和从其周 边缘成圆筒状一体延长的侧壁 11B。 侧壁 11B 从圆形底板 11A 周边缘的至少一个圆弧部， 在 本例中， 是在周向相互空开间隔的三处从圆弧部到前端切开而在与中心轴平行的方向形成 三个缺口 11a， 侧壁 11B 由这些缺口而成为三个侧壁部。至少一个缺口 11a 的宽度是能够 插入配线基板 14 的端子部 14A 的宽度。这三个侧壁部 11B 被插入配线基板 14 的三个切口 11a。把缺口 11a 的数量设定成多个具有容易冲压加工的优点。 圆筒状磁屏蔽 12 用于把罩状磁屏蔽 11 的缺口 11a 堵塞， 被设置成与三个侧壁部 11B 内接。圆筒状磁屏蔽 12 也可以把软磁材料的矩形金属板卷成圆筒状， 也可以把软磁材 料的管切断成希望长度来形成。在前者的情况下， 是把矩形板的相对边相互邻接地形成圆 筒， 即使由于把该圆筒状磁屏蔽 12 向环状轴承 13 的外侧插入而在相对边之间产生间隙， 也 通过配置成把该间隙由一个侧壁部 11B 堵塞而能够防止磁屏蔽效果的降低。把圆筒状磁屏 蔽 12 的一端放置在配线基板 14 上， 为了使配线基板 14 端子部 14A 上的配线不与该一端边 缘接触而形成有缺口 12a。
下面说明本发明旋转角度传感器的组装。预先把导线 17 与配线基板 14 的端子部 14A 配线端子连接。如图 4 所示， 把罩状磁屏蔽 11 的侧壁部 11B 向配线基板 14 的切口 14a 插入， 向从切口 11B 突出的侧壁部 11B 的内侧插入环状轴承 13， 通过向该环状轴承 13 与侧 壁部 11B 之间压入圆筒状磁屏蔽 12 而形成一体的磁屏蔽单元 40。
另一方面， 从壳体 10 的后方开口插入转子 20， 从其后部插入磁屏蔽单元 40。 这时， 端子部 14A 被收容在壳体 10 的收容室 10d 内， 导线 17 从端子部 14A 通过形成在收容部 10E 的侧壁下端的缺口 10e 而被向外导出。从该磁屏蔽单元 40 的背后由盖 16 把壳体 10 的后 方开口堵塞并固定。
本发明旋转角度传感器的组装没有图 9 现有技术那样与导线导出有关的组装不 便， 并且组装简单。
图 5 模式表示在组装有罩状磁屏蔽 11 和圆筒状磁屏蔽 12 的状态下当被施加有与 配线基板面大致平行的外部磁通 Fx 时的磁通的流动。根据本发明， 由于罩状磁屏蔽 11 的 侧壁部 11B 与圆筒状磁屏蔽 12 是面接触， 且邻接侧壁部 11B 之间的缺口 11a 被圆筒状磁屏 蔽 12 所堵塞， 所以如虚线所示那样， 外部磁通 Fx 几乎是在侧壁部 11B 和圆筒状磁屏蔽 12
的厚度内通过周向出去， 所以对圆筒状磁屏蔽 12 内的磁传感器 IC 影响非常小。
如图 6 所示， 在外部磁通 Fx 从旋转角度传感器的前方射入的情况下， 如虚线所示， 磁通 Fx 向转子 20( 未图示 ) 内的圆板磁屏蔽 22 进入， 从周边缘跨过间隙 G 而沿圆筒状磁 屏蔽 12 流动， 进而通过罩状磁屏蔽 11 的侧壁部 11B 而进入圆形底板 11A， 并从这里向外出 去。本来磁传感器 IC 就是检测配线基板面内方向 ( 被叫做水平方向 ) 的磁通方向的装置， 几乎不受与配线基板的板面成直角方向 ( 被叫做垂直方向 ) 的磁通的影响， 但若有相对板 面倾斜的磁通射入， 则受到其水平方向成分的影响。如图 6 那样利用埋入在转子 20 的圆板 磁屏蔽 22 就能够减少来自前方的外部磁通的影响。
图 7 表示本发明旋转角度传感器的第二实施例的截面， 与第一实施例的图 2 的剖 视图对应。本实施例把第一实施例转子 20 中的圆板磁屏蔽 22 去掉， 除此以外则与第一实 施例相同。对在来自前方的外部磁通少的环境下使用的情况适用。
上述第一实施例和第二实施例表示了在罩状磁屏蔽 11 的侧壁部 11B 内侧配置圆 筒状磁屏蔽 12 的情况， 这时， 圆筒状磁屏蔽 12 的后端被放置在配线基板 14 的板面上， 因 此， 在缺口 11a 处在圆筒状磁屏蔽 12 的后端与罩状磁屏蔽 11 的圆形底板 11A 之间就产生 配线基板 14 厚度部分的间隙。为了消除该间隙， 也可以在侧壁部 11B 的外侧装配圆筒状磁 屏蔽 12。 把第一实施例这样变形了的第三实施例的例表示成图 8 的剖视图。图 8 与图 2 的 剖视图对应， 图 8 中在配线基板 14 不形成第一实施例的切口 14a， 配线基板 14 被装配在罩 状磁屏蔽 11 的侧壁部 11B 内侧， 圆筒状磁屏蔽 12 被装配在侧壁部 11B 的外侧。圆筒状磁 屏蔽 12 的后端除了配线基板 14 端子部 14A 的所述缺口 12a( 参照图 4) 之外， 延长到与罩 状磁屏蔽 11 的后端同一面。由此， 对于水平方向的外部磁通更能够提高屏蔽效果。