JPH0227201A - Position detecting sensor structure - Google Patents

Position detecting sensor structure

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JPH0227201A
JPH0227201A JP17853888A JP17853888A JPH0227201A JP H0227201 A JPH0227201 A JP H0227201A JP 17853888 A JP17853888 A JP 17853888A JP 17853888 A JP17853888 A JP 17853888A JP H0227201 A JPH0227201 A JP H0227201A
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JP
Japan
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magnetic
magnetic circuit
sensor
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relative
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JP17853888A
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Hideyuki Okada
英之 岡田
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable highly accurate detection of a change in relative position in a full range of relative displacements by arranging a magnetic detection element so as to move relatively non-contact in a magnetic circuit in a specified direction. CONSTITUTION:A magnetic detector 25 and a magnetic circuit 21 composes a first position detecting sensor 20 to detect relative positions of a steering gear device 4 and a tie rod 5 in a full range of relative displacements. Then, to upgrade a detection accuracy near a neutral position where especially a high accuracy is required in a full steering range of a wheel 6 with an aim to a higher running stability of an automobile, a second position detecting sensor 30 in addition to the sensor 20. The sensor 30 is made up of a magnetic detector 35 and a magnetic circuit 31 in the construction identical to the sensor 20. This enables detection of changes of relative displacements in a full range of the displacements while permitting detection of changes in relative position as for a certain fixed area at a higher accuracy than other areas.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、所定範囲内で相対変位を行う二つの部材の
相対位置の変化を非接触で検出する位置検出センサの構
造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to the structure of a position detection sensor that non-contact detects a change in the relative position of two members that undergo relative displacement within a predetermined range.

[従来の技術] 従来、相対変位を行う二つの部材の相対位置の変化を検
出するための位置検出装置としては、例えば、実開昭6
1−152121号公報に示されるように、アースされ
た一方の部材の表面に摺動接点を当接させ、上記一方の
部材の他方に対する相対変位に伴う上記摺動接点の電位
の変化を検出することにより、上記一方の部材の他方の
部材に対する相対位置の変化を検出するようにしたもの
が、一般に良く知られている。
[Prior Art] Conventionally, as a position detection device for detecting a change in the relative position of two members that perform relative displacement, for example,
As shown in Publication No. 1-152121, a sliding contact is brought into contact with the surface of one of the grounded members, and a change in the potential of the sliding contact due to relative displacement of the one member with respect to the other is detected. Accordingly, a device that detects a change in the relative position of one member with respect to the other member is generally well known.

しかしながら、上記のように摺動接点などを用いた接触
タイプのものでは、摺動部の摩耗に伴って検出精度が低
下するなど、長期間の使用に対する耐久性が十分でない
という問題がある。
However, the contact type using sliding contacts as described above has a problem in that it is not sufficiently durable for long-term use, such as a decrease in detection accuracy due to wear of the sliding part.

このため、非接触で位置検出を行うことにより上記問題
の解消を図るものとして、例えば、磁界の変化に応じて
出力値が変化する磁気検出素子を一方の部材に取り付け
るとともに、他方の部材には、両部材の相対変位の方向
に沿って磁界が変化する磁気回路を設け、この磁気回路
内で上記磁気検出素子が非接触で相対移動することがで
きるように配置し、上記二つの部材が相対変位を行った
場合には、これに伴って上記磁気検出素子が磁気回路内
を相対移動し、この移動に伴う該磁気検出素子に作用す
る磁界の変化を検出することにより、上記両部材の相対
位置の変化を検出するようにした位置検出センサが知ら
れている。
Therefore, in order to solve the above problem by performing position detection without contact, for example, a magnetic detection element whose output value changes according to changes in the magnetic field is attached to one member, and a magnetic detection element is attached to the other member. , a magnetic circuit is provided in which the magnetic field changes along the direction of the relative displacement of the two members, and the magnetic detection element is arranged within this magnetic circuit so that it can move relatively without contact, and the two members are arranged relative to each other in the direction of relative displacement. When the displacement is performed, the magnetic sensing element moves relatively within the magnetic circuit, and by detecting a change in the magnetic field acting on the magnetic sensing element due to this movement, the relative relationship between the two members is detected. 2. Description of the Related Art Position detection sensors that detect changes in position are known.

すなわち、上記位置検出センサでは、例えば第10図に
示すように、鉄系材料で形成された2枚の板材91aを
所定間隔を隔てて平行に配置するとともに、これら板1
91a、91aの両端部に永久磁石91b、91bを極
性が互いに逆向きとなるようにそれぞれ挟設し、これら
2個の永久磁石9thと上記2枚の板材91aとで磁気
回路91を形成し、この磁気回路91内に、磁界の変化
に応じて出力値が変化する磁気検出素子95が、上記2
枚の板材91aに対して非接触で長手方向に相対移動可
能に配置されており、この磁気検出素子95と上記磁気
回路91とで位置検出センサ90が構成されている。
That is, in the above-mentioned position detection sensor, as shown in FIG.
Permanent magnets 91b, 91b are sandwiched at both ends of 91a, 91a, respectively, so that the polarities are opposite to each other, and a magnetic circuit 91 is formed by these two permanent magnets 9th and the two plates 91a, In this magnetic circuit 91, there is a magnetic detection element 95 whose output value changes according to changes in the magnetic field.
The magnetic detection element 95 and the magnetic circuit 91 constitute a position detection sensor 90. The magnetic detection element 95 and the magnetic circuit 91 constitute a position detection sensor 90.

上記磁気回路91内では、両端部の永久磁石9th、9
thの近傍では磁束密度が高く、中央に近づくにつれて
磁束密度が低くなる。そして、中央を境にして磁界の方
向は逆向きとなっている。従って、磁気回路91の長手
方向の全長について、磁界の特性(磁束密度及び磁界の
方向)が変化することになり、この磁気回路9!内を長
手方向に移動する上記磁気検出素子95は、その移動方
向(磁気回路9!の長手方向)について変化する磁界の
特性の変化を検出し、磁気回路91に対する自己95の
相対的な位置の変化を検出することができる。
In the magnetic circuit 91, permanent magnets 9th, 9 at both ends
The magnetic flux density is high near th, and decreases as it approaches the center. The direction of the magnetic field is opposite across the center. Therefore, the characteristics of the magnetic field (magnetic flux density and direction of the magnetic field) change over the entire length of the magnetic circuit 91 in the longitudinal direction, and this magnetic circuit 9! The magnetic detection element 95, which moves in the longitudinal direction within the magnetic circuit 91, detects changes in the characteristics of the magnetic field that change in the direction of movement (the longitudinal direction of the magnetic circuit 9!), and detects the relative position of the self 95 with respect to the magnetic circuit 91. Changes can be detected.

従って、相対変位を行う二つの部材のいずれか一方に上
記磁気回路91を取り付け、他方に上記磁気検出素子9
5を取り付けることによって、これら両部材の相対的な
位置の変化を非接触で検出することができる。
Therefore, the magnetic circuit 91 is attached to one of the two members that perform relative displacement, and the magnetic detection element 9 is attached to the other.
5, it is possible to detect changes in the relative positions of these two members without contact.

[発明が解決しようとする課題] ところが、上記のような位置検出センサ90では、磁気
回路91内での長手方向に沿った磁束密度の変化率(単
位長さ当たりの磁束密度の変化量)が一定であるので、
磁気回路91の全長についてセンサ90の検出精度は一
定であり、部分的に高精度の位置検出が要求される場合
には対応することができない。また、上記二つの部材の
相対変位量が大きくなり、磁気回路91の必要長さが長
くなった場合には、上記磁束密度の変化率が小さくなる
関係上、センサ90の位置検出精度は低下する。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the position detection sensor 90 as described above, the rate of change in magnetic flux density along the longitudinal direction within the magnetic circuit 91 (the amount of change in magnetic flux density per unit length) is Since it is constant,
The detection accuracy of the sensor 90 is constant over the entire length of the magnetic circuit 91, and it cannot respond to cases where highly accurate position detection is required in some areas. Furthermore, when the relative displacement between the two members increases and the required length of the magnetic circuit 91 increases, the rate of change in the magnetic flux density decreases, and the position detection accuracy of the sensor 90 decreases. .

このため、上記両部材の相対変位量が比較的大きく、そ
の相対変位の全範囲について位置検出を行う必要があり
、且つ、その一部の所定領域については、他の領域に比
べて高精度の位置検出が要求される場合には、対応する
ことができないという難点があった。
For this reason, the amount of relative displacement between the two members mentioned above is relatively large, and it is necessary to perform position detection over the entire range of the relative displacement. There is a problem in that it cannot handle cases where position detection is required.

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、相対
変位を行う二つの部材の相対位置の変化を非接触で検出
するに際して、上記相対変位の全範囲についてその相対
位置の変化を検出することができろとともに、上記全範
囲のうち高い位置検出精度が要求される一部の所定領域
については、他の領域に比べて高い検出精度を与えるこ
とができる位置検出センサ構造を提供することを目的と
する。
This invention was made in view of the above problems, and when detecting a change in the relative position of two members that perform relative displacement without contact, it detects a change in the relative position over the entire range of the relative displacement. In addition, the present invention aims to provide a position detection sensor structure that can provide higher detection accuracy in some predetermined areas that require high position detection accuracy than in other areas out of the above-mentioned entire range. purpose.

[課題を解決するための手段] このため、この発明は、所定の方向に沿って磁界が変化
する磁気回路と、磁界の変化に応じて出力値が変化する
磁気検出素子とを備えるとともに、該磁気検出素子が上
記磁気回路内を上記所定の方向に非接触で相対移動する
ことができるように構成されており、相対変位を行う二
つの部材のいずれか一方に、上記相対変位の方向と上記
所定の方向とが略一致するように上記磁気回路を取り付
けるとともに、他方に上記磁気検出素子を取り付け、上
記二つの部材の相対変位に伴って上記磁気回路内を所定
の方向に相対移動する上記磁気検出素子が、該磁気検出
素子に作用する磁界の変化を検出することにより、上記
二つの部材の相対的な位置の変化を検出するようにした
位置検出センサ構造において、 上記二つの部材の相対
変位の全範囲について両部材の相対位置の変化を検出す
る第1の位置検出センサと、上記全範囲のうちの一部の
所定領域に配設され、該領域について、上記二つの部材
の相対位置の変化を上記第1の位置検出センサよりも高
い精度で検出する第2の位置検出センサとを設けたもの
である。
[Means for Solving the Problem] Therefore, the present invention includes a magnetic circuit whose magnetic field changes along a predetermined direction, a magnetic detection element whose output value changes according to the change of the magnetic field, and a magnetic detection element whose output value changes according to the change of the magnetic field. The magnetic detection element is configured to be able to relatively move in the predetermined direction within the magnetic circuit without contact, and the magnetic detection element is configured to be able to relatively move in the predetermined direction within the magnetic circuit in a non-contact manner. The magnetic circuit is attached so that the magnetic circuit substantially coincides with a predetermined direction, and the magnetic detection element is attached to the other side, and the magnetic circuit moves relatively in the predetermined direction within the magnetic circuit as the two members are displaced relative to each other. In a position detection sensor structure in which a detection element detects a change in the relative position of the two members by detecting a change in the magnetic field acting on the magnetic detection element, the relative displacement of the two members a first position detection sensor that detects a change in the relative position of the two members over the entire range; A second position detection sensor that detects changes with higher accuracy than the first position detection sensor is provided.

[発明の効果コ この発明によれば、上記二つの部材の相対変位の全範囲
について両部材の相対位置の変化を検出する第!の位置
検出センサに加えて、上記全範囲のうちの一部の所定領
域について、上記両部材の相対位置の変化を、上記第1
の位置検出センサよりら高い精度で検出する第2の位置
検出センサを設けたので、上記二つの部材の相対変位の
全範囲について両部材の相対位置の変化を検出すること
ができるとともに、上記全範囲のうちの一部の所定領域
については、池の領域よりも高精度で上記両部材の相対
位置の変化を検出することができる。
[Effects of the Invention] According to this invention, changes in the relative positions of the two members are detected over the entire range of relative displacement between the two members. In addition to the position detection sensor, the first sensor detects changes in the relative positions of the two members for a predetermined area of the entire range.
Since a second position detection sensor is provided that detects with higher precision than the position detection sensor, it is possible to detect changes in the relative position of the two members over the entire range of relative displacement between the two members, and For a certain predetermined area within the range, changes in the relative positions of the two members can be detected with higher accuracy than for the pond area.

また、上記第1及び第2の位置検出センサが併設された
上記所定領域における二つの位置検出センサの検出結果
を相互に比較することにより、いずれか一方の位置検出
センサに故障が生じた場合には、直ちにこの故障の発生
を検知することができる。
In addition, by comparing the detection results of the two position detection sensors in the predetermined area where the first and second position detection sensors are installed, it is possible to detect when one of the position detection sensors has failed. can immediately detect the occurrence of this failure.

[実施例コ 以下、この発明を、自動車の車輪舵角を検出する舵角セ
ンサに適用した場合の実施例について、添付図面を参照
しながら詳細に説明する。
[Embodiment 1] Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a steering angle sensor for detecting the wheel steering angle of an automobile will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第7図に示すように、本実施例に係る自動車の操舵機構
10は、ステアリングホイールlと、該ステアリングホ
イール1の回転がステアリングシャフト2及びインタメ
ゾイエイトシャフト3を順次弁して入力されるステアリ
ングギヤ装置4と、該ギヤ装置4の出力により左右の車
輪6.6を転舵させるタイロッド5とを備えており、上
記ステアリングホイール1の回転操作により、ラック・
アンド・ピニオン(不図示)等で構成された上記ステア
リングギヤ装置4を介して、タイロッド5を車幅方向(
横方向)に変位させ、該タイロッド5の横方向の変位に
より左右の車輪6,6の向きを変化させることができる
ようになっている。
As shown in FIG. 7, the steering mechanism 10 for an automobile according to the present embodiment includes a steering wheel 1, and a steering system in which the rotation of the steering wheel 1 is inputted by sequentially valving a steering shaft 2 and an intermediate shaft 3. It is equipped with a gear device 4 and a tie rod 5 that steers left and right wheels 6,6 by the output of the gear device 4, and by rotating the steering wheel 1, the rack and the wheels are steered.
The tie rod 5 is connected in the vehicle width direction (
By displacing the tie rod 5 in the lateral direction, it is possible to change the direction of the left and right wheels 6, 6.

上記ステアリングホイールIの回転角(ハンドル舵角)
と車輪6.6のきれ角θ(車輪舵角)の伝達比は、上記
ステアリングギヤ装置4のギヤ比等により一定に設定さ
れており、ステアリングホイールlの操舵に応じて車輪
6.6の舵角θを制御することができる。
Rotation angle of the above steering wheel I (handle steering angle)
The transmission ratio of the turning angle θ (wheel steering angle) of the wheels 6.6 and 6.6 is set constant by the gear ratio of the steering gear device 4, etc. The angle θ can be controlled.

この車輪舵角θを検出するための舵角センサ11は、上
記ステアリングギヤ装@4と該ギヤ装置4と同軸に設け
られたタイロッド5との連結部を覆うブーツ7の前方に
配置されており、タイロッド5に固定して設けられた外
側ブラケット8と、車体に対して固定されたステアリン
グギヤ装置4に固設された内側ブラケット9とで、上記
ステアリングギヤ装置4及びタイロッド5に対して平行
に取り付けられている。
A steering angle sensor 11 for detecting the wheel steering angle θ is arranged in front of a boot 7 that covers a connecting portion between the steering gear device @4 and a tie rod 5 provided coaxially with the gear device 4. , an outer bracket 8 fixed to the tie rod 5 and an inner bracket 9 fixed to the steering gear device 4 fixed to the vehicle body, parallel to the steering gear device 4 and the tie rod 5. installed.

上記舵角センサ11は、後で詳しく説明するように、中
空円筒状のシリンダ12と該シリンダ12に対して相対
的に往復摺動可能に設けられたピストン13とを備えて
おり、上記シリンダ12側の端部12a(外側端部)が
上記外側ブラケット8に締結固定される一方、ピストン
13側の端部13a(内側端部)は車体側に締結固定さ
れている。
As will be described in detail later, the steering angle sensor 11 includes a hollow cylindrical cylinder 12 and a piston 13 provided so as to be able to reciprocate relative to the cylinder 12. The side end 12a (outside end) is fastened and fixed to the outside bracket 8, while the end 13a (inside end) on the piston 13 side is fastened and fixed to the vehicle body.

従って、上記シリンダ12とピストン13とは、ステア
リングホイール!の操舵に伴うタイロッド5の横方向の
変位に応じて、相対的に往復摺動運動を行う。
Therefore, the cylinder 12 and piston 13 are the steering wheel! The tie rod 5 performs a relative reciprocating sliding movement in accordance with the lateral displacement of the tie rod 5 accompanying the steering.

尚、この舵角センサ11の取付位置は、車幅方向に対す
る路面からの振動を吸収するためのステアリングダンパ
が設けられる車両では、このステアリングダンパが取り
付けられる位置であり、上記シリンダ!2及びピストン
13は、このステアリングダンパに用いられるものを転
用することができる。
In addition, the mounting position of this steering angle sensor 11 is the position where this steering damper is installed in a vehicle that is provided with a steering damper for absorbing vibrations from the road surface in the vehicle width direction, and the above-mentioned cylinder! 2 and piston 13, those used in this steering damper can be used.

上記舵角センサ11は、第1図及び第2図に詳しく示す
ように、中空円筒状のシリンダ12と、軸受14を介し
て該シリンダ12内に挿通され、シリンダ12に対して
その長手方向について相対的に往復摺動可能1こ設けら
れたピストン13とを備えており、上記シリンダ12の
内部には、車輪6.6の舵角θの変化を検出するために
、長手方向に沿って磁界が変化する磁気回路21(第2
図参照)が取り付けられている。
As shown in detail in FIGS. 1 and 2, the steering angle sensor 11 is inserted into a hollow cylindrical cylinder 12 via a bearing 14, and extends in the longitudinal direction of the cylinder 12. Inside the cylinder 12, a magnetic field is applied along the longitudinal direction in order to detect changes in the steering angle θ of the wheels 6.6. magnetic circuit 21 (second
(see figure) is attached.

該磁気回路21は、第4図に詳しく示すように、鉄系の
材料で形成された2枚の板材21aと、これら板材21
a、21aの両端部近傍にそれぞれ挟設された永久磁石
21b、21bとで構成されており、上記2枚の板材2
1aは所定の間隔を設けて平行に配置され、上記永久磁
石21b、21bはこれら板材21a、2faの両端部
近傍にその極性が互いに逆向きとなるように取り付けら
れている。
As shown in detail in FIG. 4, the magnetic circuit 21 includes two plates 21a made of iron-based material, and these plates 21.
It is composed of permanent magnets 21b and 21b sandwiched near both ends of the two plates 2a and 21a, respectively.
1a are arranged in parallel with a predetermined interval, and the permanent magnets 21b and 21b are attached near both ends of these plates 21a and 2fa so that their polarities are opposite to each other.

上記磁気回路21内では、両端部の永久磁石21b、2
1bの近傍では磁束密度が高く、中央に近づくにつれて
磁束密度が低く、そして、中央を境にして磁界の方向が
逆向きとなっている。従って、磁気回路21の長手方向
の全長Ll(両端部の永久磁石21b、21b間の距離
)について、磁界の特性(磁束密度及び磁界の方向)が
変化することになる。
In the magnetic circuit 21, permanent magnets 21b and 2 at both ends are
The magnetic flux density is high near 1b, the magnetic flux density is low as it approaches the center, and the direction of the magnetic field is opposite across the center. Therefore, the characteristics of the magnetic field (magnetic flux density and direction of the magnetic field) change with respect to the total length Ll in the longitudinal direction of the magnetic circuit 21 (the distance between the permanent magnets 21b at both ends).

尚、上記磁気回路2Iの全長し、は、上記自動車の操舵
機構10におけるステアリングギヤ装置4とタイロッド
5との全相対変位量をカバーするに足る長さに設定され
ている。
The total length of the magnetic circuit 2I is set to a length sufficient to cover the entire relative displacement between the steering gear device 4 and the tie rod 5 in the steering mechanism 10 of the vehicle.

上記磁気回路21の両端部は、該磁気回路21を保持す
る磁気回路ホルダ22.22の一端に、例えばリベット
結合され、これら磁気回路ホルダ22.22の他端は、
シリンダ12の左右の端部にそれぞれ取り付けられたプ
ラグ+ 5.16(第1図参照)にそれぞれ固着されて
おり、磁気回路21は、これらプラグ15.16及び上
記磁気回路ホルダ22.22を介して、上記シリンダ1
2に対して固定されている。
Both ends of the magnetic circuit 21 are coupled, for example, with rivets to one end of a magnetic circuit holder 22.22 holding the magnetic circuit 21, and the other end of the magnetic circuit holder 22.22 is
The magnetic circuit 21 is fixed to plugs 5.16 (see FIG. 1) attached to the left and right ends of the cylinder 12, respectively, and the magnetic circuit 21 is connected via these plugs 15.16 and the magnetic circuit holder 22.22. Then, the above cylinder 1
Fixed to 2.

一方、上記ピストン13の先端部には、第3図及び第6
図に詳しく示すように、上記磁気回路2!の板材21a
、21aと直角方向に配置された2枚の平行なガイド板
23が固着されており、該ガイド板23.23の上下の
端部は、上記プラグ15.16に両端が固定された上下
のガイドレール17.17にそれぞれ凹設されたガイド
溝17a。
On the other hand, at the tip of the piston 13, there are
As shown in detail in the figure, the magnetic circuit 2! plate material 21a
, 21a are fixed to two parallel guide plates 23 arranged perpendicularly to the guide plates 23.23, and the upper and lower ends of the guide plates 23.23 are fixed to the upper and lower guide plates 15.16, both ends of which are fixed to the plugs 15.16. Guide grooves 17a are recessed in each of the rails 17.17.

・・・、17aに嵌合し、シリンダ12とピストン13
とが相対的に変位すれば、上記ガイド板23.23は、
上記ガイド溝」7a、・・・、17aに案内されてシリ
ンダ12内を自在に移動することができる。
..., fitted into 17a, cylinder 12 and piston 13
and are relatively displaced, the guide plate 23.23 becomes
It can freely move within the cylinder 12 while being guided by the guide grooves 7a, . . . , 17a.

上記ガイド板23.23には、反ピストン側(図におけ
る右側)に延びる延長部23a、23aが一体に形成さ
れており、該延長部23a、23aの上面にはモジュー
ル取付板24が固着されている。該モジュール取付板2
4の左右方向の略中央からは、下方に向かって立ち下が
るとともにシリンダ12の内壁に向かって延びる略し字
状のアーム部24aが延設されており、該アーム部24
aの先端部24bは上記磁気回路21内で2枚の板材2
1aに平行に配置され、該先端部24bには、磁界の変
化に応じて出力値が変化する磁気検出素子25が取り付
けられている。そして、この磁気検出素子25と上記磁
気回路21とで、ステアリングギヤ装置4とタイロッド
5との相対変位の全範囲について両者4,5の相対位置
の変化を検出する第1の位置検出センサ20(以下、第
1センサという。)が構成されている。
The guide plates 23.23 are integrally formed with extensions 23a, 23a extending toward the opposite side of the piston (right side in the figure), and a module mounting plate 24 is fixed to the upper surface of the extensions 23a, 23a. There is. The module mounting plate 2
An abbreviated arm portion 24a that falls downward and extends toward the inner wall of the cylinder 12 extends from approximately the center in the left-right direction of the cylinder 12.
The tip part 24b of a is connected to two plates 2 in the magnetic circuit 21.
A magnetic detection element 25, which is arranged parallel to 1a and whose output value changes according to changes in the magnetic field, is attached to the tip 24b. The magnetic detection element 25 and the magnetic circuit 21 provide a first position detection sensor 20 ( (hereinafter referred to as the first sensor).

一方、上記モジュール取付板24の上面には、上記磁気
検出素子25からの出力電圧を検出して外部に対して検
出信号を出力するための、例えば集積回路を内蔵した検
出モジュール26か締結固定されており、この検出モジ
ュール26からの検出信号は、ピストン13の軸芯部に
穿設された長孔(不図示)を挿通して配線されたハーネ
ス27(第1図参照)を介して外部の制御機器(例えば
、車載のコントロールユニット)に出力されるようにな
っている。
On the other hand, a detection module 26 having a built-in integrated circuit, for example, is fastened and fixed to the upper surface of the module mounting plate 24 for detecting the output voltage from the magnetic detection element 25 and outputting a detection signal to the outside. The detection signal from the detection module 26 is transmitted to the outside via a harness 27 (see FIG. 1) that is wired through a long hole (not shown) drilled in the axial center of the piston 13. It is designed to be output to a control device (for example, an in-vehicle control unit).

以上の構成において、ステアリングホイール1の操舵に
よってタイロッド5か横方向に変位し、このタイロッド
5の変位に応じて車輪6の舵角θに変化が生じた場合、
上記タイロッド5のステアリングギヤ装置4に対する変
位量に応じて舵角θセンサ11のシリンダ12とピスト
ン13とが相対的に摺動変位し、ガイド板23.23及
びモジュール取付板24を介して上記磁気検出素子25
が、磁気回路21内で長手方向(左右方向)に非接触で
相対的に移動する。そして、上記磁気検出素子25は、
長手方向に沿って変化する磁気回路21の磁界の変化を
検出し、該磁気回路21に対する相対的な位置の変化、
すなわち、ピストン!3のシリンダ12に対する相対変
位を検出することができる。
In the above configuration, when the tie rod 5 is laterally displaced by steering the steering wheel 1 and the steering angle θ of the wheel 6 changes in accordance with the displacement of the tie rod 5,
Depending on the amount of displacement of the tie rod 5 with respect to the steering gear device 4, the cylinder 12 and piston 13 of the steering angle θ sensor 11 are relatively slidably displaced, and the magnetic Detection element 25
moves relatively in the longitudinal direction (horizontal direction) within the magnetic circuit 21 without contact. The magnetic detection element 25 is
detecting changes in the magnetic field of the magnetic circuit 21 that changes along the longitudinal direction, and changes in position relative to the magnetic circuit 21;
In other words, piston! 3 relative displacement with respect to cylinder 12 can be detected.

ところで、本実施例では、自動車の走行安定性を向上さ
せる上で、車輪6の全操舵範囲のうちで特に精度の高い
舵角検出が求められる中立位置付近での検出精度を向上
させるために、上記第1センサ20に加えて、上記中立
位置付近をカバーする第2の位置検出センサ30(以下
、第2センサという。)が設けられている。
By the way, in this embodiment, in order to improve the running stability of the automobile, in order to improve the detection accuracy near the neutral position where particularly highly accurate steering angle detection is required among the entire steering range of the wheels 6, In addition to the first sensor 20, a second position detection sensor 30 (hereinafter referred to as a second sensor) that covers the vicinity of the neutral position is provided.

以下、この第2センサ30について説明する。This second sensor 30 will be explained below.

第1図及び第2図に示すように、該第2センサ30は上
記第!センサ20と略同様の構成を備えており、第2セ
ンサ30の磁気回路31(第2磁気回路)は、第1セン
サ20の磁気回路21(第1磁気回路)とシリンダ12
の直径方向の対向する部位に配置され、磁気回路ホルダ
32,32、及び左右のプラグ15 16を介してシリ
ンダ12に対して固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the second sensor 30 is connected to the second sensor 30 mentioned above! It has substantially the same configuration as the sensor 20, and the magnetic circuit 31 (second magnetic circuit) of the second sensor 30 is connected to the magnetic circuit 21 (first magnetic circuit) of the first sensor 20 and the cylinder 12.
The magnetic circuit holders 32, 32 and left and right plugs 15 and 16 are fixed to the cylinder 12 through magnetic circuit holders 32, 32 and left and right plugs 15 and 16, respectively.

上記第2磁気回路31は、第5図に詳しく示すように、
所定間隔を隔てて平行に配置された2枚の鉄系の板材3
1aと、これら板材31a、31aの両端部近傍に極性
が逆向きとなるようにそれぞれ挟設された2個の永久磁
石31bとで構成されており、上記板材31a、31a
は、例えば、シリンダ12内での取り付はスペースの関
係上、両永久磁石atb、3tb間に対応する部分がシ
リンダ12の中心に向かってオフセットするように形成
されている。
The second magnetic circuit 31, as shown in detail in FIG.
Two iron-based plates 3 arranged in parallel with a predetermined distance apart
1a, and two permanent magnets 31b which are sandwiched near both ends of the plates 31a, 31a so that the polarities are opposite to each other.
For example, due to space constraints, the permanent magnets atb and 3tb are installed in the cylinder 12 in such a way that the corresponding portion is offset toward the center of the cylinder 12.

上記第2磁気回路31は、例えば、第1磁気回路21用
のものと同じ磁界強さの永久磁石31b。
The second magnetic circuit 31 is, for example, a permanent magnet 31b having the same magnetic field strength as that for the first magnetic circuit 21.

31bが用いられるとともに、その全長り、(永久磁石
31b、31b間の距M)が上記第1磁気回路2Iの全
長rl、Iの1/2に設定されており、このため、その
長手方向について、磁束密度の変化率は第1@気回路2
Iの場合の2倍になっている。
31b is used, and its total length (distance M between permanent magnets 31b, 31b) is set to 1/2 of the total length rl, I of the first magnetic circuit 2I, so that in the longitudinal direction , the rate of change of magnetic flux density is the first @chi circuit 2
It is twice as much as in case I.

一方、第3図及び第6図に詳しく示すように、ピストン
13の先端部に固着されたガイド板23゜23の延長部
23a、23aの下面には、上記第1センサ用のモジュ
ール取付板24(第1モジユール取付板)に対向して配
置された第2センサ用のモジュール取付板34(第2モ
ジユール取付板)が固着されており、該第2モジユール
取付板34の下面には、第1センサにおける検出モジュ
ール26(第1検出モジユール)と同様の第2センサ用
の検出モジュール36(第2検出モジユール)が締結固
定されている。
On the other hand, as shown in detail in FIGS. 3 and 6, on the lower surface of the extensions 23a, 23a of the guide plate 23, 23 fixed to the tip of the piston 13, there is a module mounting plate 24 for the first sensor. A module mounting plate 34 (second module mounting plate) for a second sensor disposed opposite to the second module mounting plate 34 is fixed to the lower surface of the second module mounting plate 34. A detection module 36 (second detection module) for a second sensor similar to the detection module 26 (first detection module) in the sensor is fastened and fixed.

また、上記モジュール取付板34の左右方向の略中央か
らは、略し字状のアーム部34aが上方に立ち上がると
ともにシリンダ12の内壁に向かって延設されており、
上記アーム部34aの先端部34bは、第2磁気回路3
1の板材3Ia、31a間に平行に配置されている。第
2センサ用の磁気検出素子35(第2磁気検出素子)は
、上記アーム部34aの先端部34bに取り付けられ、
第1センサ用のもの(第1磁気検出素子25)と同じく
、シリンダ12とピストン13との相対変位に伴って、
上記第2磁気回路31の板材31a、31a間を非接触
で移動するようになっている。
Further, from approximately the center in the left-right direction of the module mounting plate 34, an abbreviated arm portion 34a rises upward and extends toward the inner wall of the cylinder 12.
The tip portion 34b of the arm portion 34a is connected to the second magnetic circuit 3.
The plate members 3Ia and 31a are arranged in parallel between each other. The magnetic detection element 35 for the second sensor (second magnetic detection element) is attached to the tip portion 34b of the arm portion 34a,
As with the first sensor (first magnetic detection element 25), with the relative displacement between the cylinder 12 and the piston 13,
It is configured to move between the plates 31a, 31a of the second magnetic circuit 31 in a non-contact manner.

上記第2磁気回路31は、上記したように長手方向に沿
った磁束密度の変化率が第1磁気回路21の2倍である
ので、位置検出精度も2倍になる。
As described above, the second magnetic circuit 31 has twice the rate of change in magnetic flux density along the longitudinal direction as the first magnetic circuit 21, so the position detection accuracy is also twice as high.

すなわち、第8図のグラフに示すように、第2磁気検出
素子35が全長り、の第2磁気回路31内を移動する際
の単位長さ当たりの出力電圧の変化率(第8図における
直線C9の傾き)は、第1磁気検出素子25が全長り、
(=2L、)の第1磁気回路2I内を移動する際の上記
変化率(第8図における直線Q1の傾き)の2倍になっ
ており、その出力電圧の誤差は1/2となるのである。
That is, as shown in the graph of FIG. 8, the rate of change of the output voltage per unit length when the second magnetic detection element 35 moves within the second magnetic circuit 31 over its entire length (the straight line in FIG. The slope of C9) is the total length of the first magnetic detection element 25,
(=2L,) is twice the rate of change mentioned above (the slope of the straight line Q1 in Fig. 8) when moving in the first magnetic circuit 2I, and the error in the output voltage is 1/2. be.

従って、上記第2センサ30が設置されている領域につ
いては、第1センサ20のみで位置検出を行う他の領域
に比べて2倍の検出精度を得ることができる。更に、上
記領域では、第1センサ20と第2センサ30の両方で
同時に相対位置の変化を検出することができるので、両
者20.30の検出結果を比較することにより、いずれ
か一方の検出センサ20又は30に故障が生じた場合に
は、直ちにこの故障発生を検知することができるのであ
る。
Therefore, in the area where the second sensor 30 is installed, the detection accuracy can be twice as high as in other areas where the position is detected only by the first sensor 20. Furthermore, in the above region, both the first sensor 20 and the second sensor 30 can simultaneously detect a change in relative position, so by comparing the detection results of both 20. If a failure occurs in 20 or 30, this failure can be immediately detected.

尚、上記実施例(以下、第1実施例という。)は、自動
車の車輪舵角θを検出する舵角センサ11に適用したも
のであったが、本発明は、上記舵角センサに限らず、相
対変位を行う二つの部材の相対位置の変化を検出する他
の位置検出装置にも適用することができるのは、もちろ
んのことである。
Although the above embodiment (hereinafter referred to as the first embodiment) was applied to the steering angle sensor 11 that detects the wheel steering angle θ of an automobile, the present invention is not limited to the above steering angle sensor. Of course, the present invention can also be applied to other position detection devices that detect changes in the relative positions of two members that perform relative displacement.

また、上記第1実施例は、相対的に直線的な往復運動を
行う二つの部材4,5間の相対位置の変化を検出するも
のであったが、本発明は、相対的に回動する二つの部材
間の回動方向の相対位置の変化を検出する場合にも適用
することができる。
Further, the first embodiment described above detects a change in the relative position between the two members 4 and 5 that perform relatively linear reciprocating motion, but the present invention detects a change in the relative position between the two members 4 and 5 that relatively rotate. It can also be applied to the case of detecting a change in relative position between two members in the rotational direction.

以下、本発明の第2実施例について説明する。A second embodiment of the present invention will be described below.

第9図に示すように、本実施例に係る位置検出センサ5
1では、相対的に回動する二つの部材52.53の全回
動範囲について、その回動方向における両部材52.5
3の相対的な位置の変化を検出する第1センサ60と、
上記全回動範囲のうちの一部の領域をカバーする第2セ
ンサ70とが、上下に平行に配設されている。
As shown in FIG. 9, the position detection sensor 5 according to this embodiment
1, for the entire rotation range of the two members 52.53 that rotate relative to each other, both members 52.5 in the rotation direction
a first sensor 60 that detects a change in the relative position of No. 3;
A second sensor 70 covering a part of the entire rotation range is arranged vertically in parallel.

上記第1センサ60の磁気回路61(第1磁気回路)は
、鉄系材料で円弧状に形成された2枚の平行な板材61
aと、これら板材61a、61aの端部に極性が逆向き
となるようにそれぞれ挟設された2個の永久磁石61b
とで構成され、上記第2センサ70の磁気回路71(第
2磁気回路)も、上記第!磁気回路61と同様に、2枚
の平行な円弧状の板材71aと2個の永久磁石71bと
で構成されており、上記第2磁気回路71の円弧の長さ
は第1磁気回路61の円弧よりも短く設定されている。
The magnetic circuit 61 (first magnetic circuit) of the first sensor 60 includes two parallel plates 61 made of iron-based material and formed in an arc shape.
a, and two permanent magnets 61b sandwiched between the ends of these plates 61a, 61a so that their polarities are opposite to each other.
The magnetic circuit 71 (second magnetic circuit) of the second sensor 70 also includes the second! Like the magnetic circuit 61, it is composed of two parallel arc-shaped plates 71a and two permanent magnets 71b, and the length of the arc of the second magnetic circuit 71 is the same as that of the first magnetic circuit 61. is set shorter than.

従って、磁束密度の変化率は、第1磁気回路61よりも
第2磁気回路7Iの方が高くなっており、第2センサ7
0は、第1センサ60よりも高精度で位置検出を行うこ
とができる。また、上記第1磁気回路61及び第2磁気
回路71は、取付部材54及び55をそれぞれ介して一
方の回動部材52に固定されている。
Therefore, the rate of change in magnetic flux density is higher in the second magnetic circuit 7I than in the first magnetic circuit 61, and the rate of change in magnetic flux density is higher in the second magnetic circuit 7I than in the first magnetic circuit 61.
0 can detect the position with higher accuracy than the first sensor 60. Further, the first magnetic circuit 61 and the second magnetic circuit 71 are fixed to one rotating member 52 via mounting members 54 and 55, respectively.

上記第1センサ60及び第2センサ70の磁気検出素子
65及び75は、それぞれ検出モジュール66.76を
介して、他方の回動部材53に固定された取付板56に
取り付けられており、上記検出モジュール66.76は
、ハーネス57.58によりそれぞれ外部に対して検出
信号を出力することができるようになっている。そして
、第1センサ60の磁気検出素子65(第1磁気検出素
子)は第1磁気回路61の板材61a、61a間に、第
2センサ70の磁気検出素子75(第2磁気検出素子)
は第2磁気回路71の板材71a、71a間に、それぞ
れ配置されている。
The magnetic detection elements 65 and 75 of the first sensor 60 and the second sensor 70 are attached to the mounting plate 56 fixed to the other rotating member 53 via detection modules 66 and 76, respectively. The modules 66 and 76 can output detection signals to the outside through harnesses 57 and 58, respectively. The magnetic detecting element 65 (first magnetic detecting element) of the first sensor 60 is placed between the plates 61a, 61a of the first magnetic circuit 61, and the magnetic detecting element 75 (second magnetic detecting element) of the second sensor 70.
are arranged between the plates 71a, 71a of the second magnetic circuit 71, respectively.

従って、上記二つの部材52,53が相対的に回動した
際には、上記第1@気検出素子65及び第2磁気検出素
子75が、それぞれ第1磁気回路61内、及び第2磁気
回路71内で回動し、上記両部材52.53の回動力向
の相対位置の変化を検出することができる。
Therefore, when the two members 52 and 53 rotate relative to each other, the first magnetic detection element 65 and the second magnetic detection element 75 are moved into the first magnetic circuit 61 and the second magnetic circuit, respectively. 71, and a change in the relative position of the rotation direction of the two members 52, 53 can be detected.

また、上記両部材52.53の全回動範囲についてその
相対位置の変化を検出する第1センサ60に加えて、上
記全回動範囲のうちの一部の所定領域について、他の領
域よりも高い精度で位置検出を行うことができる第2セ
ンサ70を設けたので、第1実施例の場合と同様の効果
を奏することができるのである。
In addition to the first sensor 60 that detects changes in the relative positions of the two members 52 and 53 over the entire rotation range, the first sensor 60 also detects changes in the relative positions of the two members 52 and 53 over the entire rotation range. Since the second sensor 70 that can detect the position with high accuracy is provided, the same effects as in the first embodiment can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例に係る舵角センサの縦断面
説明図、第2図は第1図のA−A線方向の断面説明図、
第3図は第1図のB−B線方向の断面説明図、第4図は
上記第1実施例に係る第1磁気回路の全体斜視図、第5
図は上記第1実施例に係る第2磁気回路の全体斜視図、
第6図は上記第1実施例に係る検出モジュール及びモジ
ュール取付板の分解斜視図、第7図は上記第1実施例に
係る自動車の操舵機構の概略斜視図、第8図は上記第1
実施例に係る位置検出センサの出力特性を示すグラフ、
第9図は第2実施例に係る位置検出センサの全体斜視図
、第10図は従来の位置検出センサの断面説明図である
。 4・・・ステアリングギヤ装置、5・・・タイロッド、
11・・・舵角センサ、12・・・シリンダ、13・・
・ピストン、20.60・・・第!センサ、21.61
・・・第1磁気回路、25.65・・・第1磁気検出素
子、30゜70・・・第2センサ、31.71・・・第
2磁気回路、35.75・・・第2磁気検出素子。
FIG. 1 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of a steering angle sensor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 1,
3 is an explanatory cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 1, FIG. 4 is an overall perspective view of the first magnetic circuit according to the first embodiment, and FIG.
The figure is an overall perspective view of the second magnetic circuit according to the first embodiment,
FIG. 6 is an exploded perspective view of the detection module and module mounting plate according to the first embodiment, FIG. 7 is a schematic perspective view of the steering mechanism of the automobile according to the first embodiment, and FIG.
A graph showing the output characteristics of the position detection sensor according to the example,
FIG. 9 is an overall perspective view of a position detection sensor according to a second embodiment, and FIG. 10 is a cross-sectional explanatory view of a conventional position detection sensor. 4... Steering gear device, 5... Tie rod,
11... Rudder angle sensor, 12... Cylinder, 13...
・Piston, 20.60...No. sensor, 21.61
...First magnetic circuit, 25.65...First magnetic detection element, 30°70...Second sensor, 31.71...Second magnetic circuit, 35.75...Second magnetism detection element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所定の方向に沿って磁界が変化する磁気回路と、
磁界の変化に応じて出力値が変化する磁気検出素子とを
備えるとともに、該磁気検出素子が上記磁気回路内を上
記所定の方向に非接触で相対移動することができるよう
に構成されており、相対変位を行う二つの部材のいずれ
か一方に、上記相対変位の方向と上記所定の方向とが略
一致するように上記磁気回路を取り付けるとともに、他
方に上記磁気検出素子を取り付け、上記二つの部材の相
対変位に伴つて上記磁気回路内を所定の方向に相対移動
する上記磁気検出素子が、該磁気検出素子に作用する磁
界の変化を検出することにより、上記二つの部材の相対
的な位置の変化を検出するようにした位置検出センサ構
造において、 上記二つの部材の相対変位の全範囲について両部材の相
対位置の変化を検出する第1の位置検出センサと、上記
全範囲のうちの一部の所定領域に配設され、該領域につ
いて、上記二つの部材の相対位置の変化を上記第1の位
置検出センサよりも高い精度で検出する第2の位置検出
センサとを設けたことを特徴とする位置検出センサ構造
(1) A magnetic circuit in which the magnetic field changes along a predetermined direction,
a magnetic detection element whose output value changes in accordance with changes in the magnetic field, and is configured such that the magnetic detection element can relatively move within the magnetic circuit in the predetermined direction without contact; The magnetic circuit is attached to one of the two members that perform relative displacement so that the direction of the relative displacement substantially coincides with the predetermined direction, and the magnetic detection element is attached to the other, and the two members The magnetic detection element, which moves relatively in a predetermined direction within the magnetic circuit in accordance with the relative displacement of the two members, detects the change in the magnetic field acting on the magnetic detection element, thereby determining the relative position of the two members. In a position detection sensor structure configured to detect changes, a first position detection sensor detects a change in the relative position of the two members over the entire range of relative displacement between the two members, and a part of the entire range. and a second position detection sensor that is disposed in a predetermined area of the area and detects a change in the relative position of the two members with higher precision than the first position detection sensor for the area. position detection sensor structure.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7521921B2 (en) 2004-10-26 2009-04-21 Georgia Tech Research Corporation Displacement sensor
CN103234445A (en) * 2013-04-28 2013-08-07 段全新 Device and method for measuring simple surveying and mapping plane
JP2018008650A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 Tractor

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