传感器单元

文档序号:74951 发布日期:2021-10-01 浏览:40次 >En<

阅读说明:本技术 传感器单元 (Sensor unit ) 是由 福田宪二 山西雄太 于 2020-06-10 设计创作,主要内容包括:在第一电路基板(26)搭载有第一传感器(27)的信号输出部,上述第一传感器(27)的信号输出部输出与锁定转向轴的旋转的机构的动作状态对应的信号。在第二电路基板(35)搭载有第二传感器(36)的信号输出部,上述第二传感器(36)的信号输出部输出与检测转向轴的旋转角度的机构的动作状态对应的信号。连接器(4)允许第一电路基板(26)与第二电路基板(35)之间的相对位移,并且将第一电路基板(26)与第二电路基板(35)电连接。(A signal output unit of a first sensor (27) is mounted on a first circuit board (26), and the signal output unit of the first sensor (27) outputs a signal corresponding to the operating state of a mechanism that locks the rotation of a steering shaft. A signal output unit of a second sensor (36) is mounted on a second circuit board (35), and the signal output unit of the second sensor (36) outputs a signal corresponding to the operating state of a mechanism that detects the rotation angle of the steering shaft. The connector (4) allows relative displacement between the first circuit substrate (26) and the second circuit substrate (35), and electrically connects the first circuit substrate (26) and the second circuit substrate (35).)

传感器单元

技术领域

本公开涉及与用于移动体的转向操纵的转向轴耦合的传感器单元。

背景技术

日本专利申请公开2000-211440号公报公开有:转向锁定机构和转向操纵角传感器同转向轴耦合的结构。日本专利申请公开2011-218947号公报公开了对转向锁定机构的动作状态进行检测的传感器。从部件数量减少、构造小型化的观点出发,存在想要使检测对象不同的两个传感器尽可能接近地配置这样的要求。

响应想要使检测对象不同的两个传感器尽可能近地配置这样的要求的同时,要求抑制各传感器的检测精度的降低。

发明内容

用于响应上述请求的一方式,是与用于移动体的转向操纵的转向轴耦合的传感器单元,具备:第一电路基板,其搭载有第一传感器的信号输出部,上述第一传感器的信号输出部输出与锁定上述转向轴的旋转的机构的动作状态对应的信号;第二电路基板,其搭载有第二传感器的信号输出部,上述第二传感器的信号输出部输出与检测上述转向轴的旋转角度的机构的动作状态对应的信号;以及连接器,其允许上述第一电路基板与上述第二电路基板之间的相对位移并且将上述第一电路基板与上述第二电路基板电连接。

如前述那样,具有如下这样的要求:想要使用于对锁定转向轴的旋转的机构的动作状态进行检测的第一传感器与用于对检测转向轴的旋转角度的机构的动作状态进行检测的第二传感器尽可能接近地配置。作为用于响应这样的要求的对策之一,可考虑将第二传感器的输出部也搭载在第一电路基板上。然而,第一电路基板的位置基于锁定转向轴的旋转的机构与第一传感器之间的位置关系来决定,因此,存在无法使检测转向轴的旋转的机构与第二传感器之间的位置关系最佳化这种情况。换言之,存在第二传感器的检测精度降低这种情况。

根据上述那样的结构,将第一电路基板的配置方式决定为使锁定转向轴的旋转的机构与第一传感器之间的位置关系最佳化。另一方面,将第二电路基板的配置方式与第一电路基板独立地决定为使检测转向轴的旋转的机构与第二传感器之间的位置关系最佳化。通过单独地决定配置方式,第一电路基板与第二电路基板之间的位置关系按每个传感器单元而,但该差异被允许第一电路基板与第二电路基板之间的相对位移并且将两者电连接的连接器吸收。因此,抑制第一传感器的检测精度的降低与第二传感器的检测精度的降低,同时能够将传感器单元的电气结构的局部配置于第一电路基板与第二电路基板能够通过连接器而共享的程度的近距离。

附图说明

图1例示一实施方式所涉及的传感器单元的外观。

图2例示图1的传感器单元的锁定传感器单元的内部结构。

图3例示图1的传感器单元的角度传感器单元的外观。

图4例示图3的角度传感器单元的内部结构。

图5例示图1的传感器单元的第二电路基板的外观。

图6例示图1的传感器单元的第一电路基板与第二电路基板之间的连接状态。

图7是对浮置连接器构造的动作原理进行说明的图。

图8是对浮置连接器构造的动作原理进行说明的图。

图9例示图2的锁定传感器单元的壳体的外观。

具体实施方式

参照附图,以下对实施方式的例子详细地进行说明。

图1例示一实施方式所涉及的传感器单元1的外观。传感器单元1构成为与用于移动体的转向操纵的转向轴S耦合。作为移动体的例子,可举出车辆、铁路、船舶、飞机等。

传感器单元1具备锁定传感器单元2和角度传感器单元3。锁定传感器单元2对锁定转向轴S的旋转的机构的动作状态进行检测。角度传感器单元3对转向轴S的旋转角度进行检测。

锁定传感器单元2具备壳体21。壳体21具有与转向轴S的外周面对置的弯曲面211。

角度传感器单元3具备第一壳体31和第二壳体32。第一壳体31和第二壳体32对供转向轴S插通的孔33进行限定。

锁定传感器单元2具备锁定杆22。图1中,例示出锁定杆22从弯曲面211突出的状态。在该状态下,锁定杆22构成为与形成于转向轴S的外周面的凹部卡合。通过锁定杆22与凹部卡合,从而转向轴S无法旋转。锁定杆22能够沿着转向轴S的径向位移。若锁定杆22的末端退避至不从弯曲面211突出的位置,则允许转向轴S的旋转。

图2例示收容于壳体21内的锁定传感器单元2的构成要素的位置关系。锁定传感器单元2还具备马达23、传递机构24、滑动件25、第一电路基板26以及第一传感器27。

锁定杆22与滑动件25连结。滑动件25经由传递机构24而与马达23的轴体231连结。滑动件25能够沿着转向轴S的径向位移。若从外部输入用于进行转向轴S的锁定或者锁定解除的控制信号,则马达23的轴体231旋转驱动。传递机构24将轴体231的旋转运动转换为滑动件25的位移。锁定杆22、马达23、传递机构24以及滑动件25是锁定转向轴S的旋转的机构的一个例子。

若输入用于进行转向轴S的锁定的控制信号,则驱动马达23,以使得滑动件25进行接近转向轴S的位移。由此,锁定杆22的末端从壳体21的弯曲面211突出。将此时的滑动件25的位置称为锁定位置。若输入用于进行转向轴S的锁定解除的控制信号,则驱动马达23,以使得滑动件25进行离开转向轴S的位移。由此,锁定杆22的末端退避至不从弯曲面211突出的位置。将此时的滑动件25的位置称为锁定解除位置。

第一传感器27对滑动件25的位置进行检测。第一传感器27包括第一霍尔元件271、第二霍尔元件272以及磁铁273。第一霍尔元件271和第二霍尔元件272搭载于第一电路基板26的第一主面261。第一电路基板26配置为第一主面261沿着滑动件25的位移方向。磁铁273装配于滑动件25。

第一霍尔元件271和第二霍尔元件272分别构成为若检测出磁铁273的磁力则输出检测信号。第一霍尔元件271在滑动件25处于锁定位置时配置于与磁铁273对置的位置。第二霍尔元件272配置为在滑动件25处于锁定解除位置时与磁铁273对置。

因此,第一传感器27根据滑动件25位于锁定位置与锁定解除位置中某一位置,从第一霍尔元件271和第二霍尔元件272中任一输出检测信号。换言之,第一传感器27输出与锁定转向轴S的旋转的机构的动作状态对应的信号。第一霍尔元件271和第二霍尔元件272是第一传感器27的信号输出部的一个例子。

图3例示角度传感器单元3的外观。图4例示收容于第一壳体31和第二壳体32内的角度传感器单元3的构成要素的位置关系。

角度传感器单元3还具备第一齿轮341、第二齿轮342、第三齿轮343、第二电路基板35以及第二传感器36。图5例示第二电路基板35的外观。

如图4所例示的那样,第一齿轮341具有沿着孔33的缘部延伸的环形状。在第一齿轮341的内周面341a设置有卡合构件341b。卡合构件341b构成为与转向轴S的外周面卡合。因此,若转向轴S旋转,则第一齿轮341也旋转。

第一齿轮341与第二齿轮342啮合。第二齿轮342与第三齿轮343啮合。因此,若第一齿轮341旋转,则第二齿轮342和第三齿轮343也旋转。第一齿轮341、第二齿轮342以及第三齿轮343是对转向轴的旋转角度进行检测的机构的一个例子。

第二传感器36对转向轴S的旋转角度进行检测。第二传感器36包括第一霍尔元件361、第二霍尔元件362、第一磁铁363以及第二磁铁364。

如图4所例示的那样,第一磁铁363装配于第二齿轮342。第二磁铁364装配于第三齿轮343。如图5所例示的那样,第一霍尔元件361和第二霍尔元件362搭载于第二电路基板35的第一主面351。在图3所例示的状态中,第二电路基板35配置为第一霍尔元件361与第一磁铁363对置,第二霍尔元件362与第二磁铁364对置。

第一霍尔元件361输出:强度根据第一磁铁363的伴随着第二齿轮342的旋转而变化的磁极的朝向来周期性地变化的检测信号。第二霍尔元件362输出:强度根据第二磁铁364的伴随着第三齿轮343的旋转而变化的磁极的朝向来周期性地变化的检测信号。将第一磁铁363的磁极的朝向和第二磁铁364的磁极的朝向决定为,使从第一霍尔元件361输出的检测信号与从第二霍尔元件362输出的检测信号的相位不同。

因此,根据与转向轴S卡合的第一齿轮341的旋转角度,从第一霍尔元件361输出的检测信号的强度和从第二霍尔元件362输出的检测信号的强度变化。换言之,第二传感器36输出与检测转向轴S的旋转的机构的动作状态对应的信号。第一霍尔元件361和第二霍尔元件362是第二传感器36的信号输出部的一个例子。

如图2所例示的那样,传感器单元1具备连接器4。图6示出连接器4的结构的一个例子。连接器4允许第一电路基板26与第二电路基板35之间的相对位移,并且将第一电路基板26与第二电路基板35电连接。即,第一电路基板26和第二电路基板35共享传感器单元1的电气结构的局部。

更具体而言,连接器4具备第一连接器部41和第二连接器部42。第一连接器部41搭载于第一电路基板26的第二主面262。第二连接器部42搭载于第二电路基板35的第二主面352。第一连接器部41与第二连接器部42构成为直接嵌合。在本实施方式中,第一连接器部41具有所谓的浮置连接器构造,由此,允许第一电路基板26与第二电路基板35之间的相对位移。

如图7所例示的那样,第一连接器部41具有第一嵌合轴A1,第二连接器部42具有第二嵌合轴A2。第一连接器部41与第二连接器部42的嵌合方向沿着第一嵌合轴A1和第二嵌合轴A2延伸的朝向。然而,如该图所示那样,存在第一连接器部41的第一嵌合轴A1与第二连接器部42的第二嵌合轴A2在与嵌合方向交叉的方向上错开的情况。

本实施方式所涉及的第一连接器部41具有:能够在同与第二连接器部42嵌合的嵌合方向交叉的方向上位移的可动部411。通过可动部411位移,从而如图8所例示的那样,即便保持第一嵌合轴A1与第二嵌合轴A2在同嵌合方向交叉的方向上错开的状态下,也能够使第一连接器部41与第二连接器部42的直接的嵌合成立。

如前述那样,存在如下这样的要求:想要令用于对锁定转向轴S的旋转的机构的动作状态进行检测的第一传感器27与用于对检测转向轴S的旋转角度的机构的动作状态进行检测的第二传感器36尽可能接近地配置。作为用于响应这样的要求的对策之一,可考虑第一霍尔元件361和第二霍尔元件362也搭载于第一电路基板26上。然而,第一电路基板26的位置基于锁定转向轴S的旋转的机构与第一传感器27之间的位置关系来决定,因此,存在无法使检测转向轴S的旋转的机构与第二传感器36之间的位置关系最佳化的情况。换言之,存在第二传感器36的检测精度降低的情况。

根据上述那样的结构,一方面,将第一电路基板26的配置方式决定为使锁定转向轴S的旋转的机构与第一传感器27之间的位置关系最佳化。另一方面,将第二电路基板35的配置方式与第一电路基板26独立地决定为使检测转向轴S的旋转的机构与第二传感器36之间的位置关系最佳化。通过单独地决定配置方式,第一电路基板26与第二电路基板35之间的位置关系按每个传感器单元1而不同,但该差异被允许第一电路基板26与第二电路基板35之间的相对位移并且将两者电连接的连接器4吸收。因此,能够抑制第一传感器27的检测精度的降低和第二传感器36的检测精度的降低,并且能够将传感器单元1的电气结构的局部配置于第一电路基板26和第二电路基板35能够通过连接器4而共享的程度的近距离。

只要能够允许第一电路基板26与第二电路基板35之间的相对位移并且将第一电路基板26与第二电路基板35电连接,则第一连接器部41与第二连接器部42之间也可以通过扁平柔性线缆连接。

然而,如本实施方式那样第一连接器部41具有浮置连接器构造,从而能够与第二连接器部42直接嵌合,能够使第一电路基板26与第二电路基板35更加接近。

浮置连接器构造也可以取代第一连接器部41而由第二连接器部42具有。

如图2所例示的那样,在本实施方式中,对从第二传感器36输出的信号进行处理的电路37搭载于第一电路基板26。即,从第一霍尔元件361和第二霍尔元件362输出的信号通过连接器4向第一电路基板26上的处理电路输送,以供处理。

根据这样的结构,能够使搭载于第二电路基板35的电路要素成为所需要的最小限度,因此,能够抑制角度传感器单元3的大型化。然而,可适当地决定通过第一电路基板26和第二电路基板35而共享的电要素的范围。

在本实施方式中,第一传感器27是磁传感器。在这种情况下,容易将传感器元件集中在第一电路基板26上,能够抑制锁定传感器单元2的大型化。然而,只要能够对锁定转向轴S的旋转的机构的动作状态进行检测,则可采用光学传感器、机械开关等适当的结构。

在本实施方式中,第二传感器36为磁传感器。在这种情况下,容易将传感器元件集中在第二电路基板35上,能够抑制角度传感器单元3的大型化。然而,只要能够对检测转向轴S的旋转的机构的动作状态进行检测,则可采用光学传感器、机械开关等适当的结构。

在本实施方式中,如图9所例示的那样,锁定传感器单元2的壳体21具有对角度传感器单元3的第二电路基板35进行收容的收容部212。换言之,壳体21对第一电路基板26和第二电路基板35进行收容。

根据这样的结构,能够抑制由连接器4连接之后的第一电路基板26与第二电路基板35之间的相对位移。因此,能够进一步抑制第一传感器27的检测精度的降低和第二传感器36的检测精度的降低。

上述的实施方式只不过是为了容易理解本公开而例示的。上述的实施方式所涉及的结构只要不脱离本公开的主旨则可适当地变更、改进。

作为构成本公开的一部分的内容,引用2019年6月21日提出的日本专利申请2019-115403号的内容。

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