JP2005069740A - 回転角度検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 例えば、インデックス用ホールICにN極の磁束が与えられるとインデックス信号を発生する装置では、インデックス用ホールICがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲において、隣接する回転角着磁部αのN極の影響をインデックス用ホールICが受けて誤動作する可能性がある。
【解決手段】 回転角着磁部αの内周端を面取することによって、回転角着磁部αと、インデックス着磁部βおよびインデックス非着磁部β’との間に、着磁力の弱い、あるいは着磁が施されていない減磁力帯γを設ける。これによって、インデックス用ホールICがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲にあるとき、隣接する回転角着磁部αの磁束変化の影響がインデックス用ホールICに及び難くなり、隣接する回転角着磁部αの磁極の影響を受けてインデックス信号を誤って発生する誤動作を回避できる。
【選択図】 図1
【解決手段】 回転角着磁部αの内周端を面取することによって、回転角着磁部αと、インデックス着磁部βおよびインデックス非着磁部β’との間に、着磁力の弱い、あるいは着磁が施されていない減磁力帯γを設ける。これによって、インデックス用ホールICがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲にあるとき、隣接する回転角着磁部αの磁束変化の影響がインデックス用ホールICに及び難くなり、隣接する回転角着磁部αの磁極の影響を受けてインデックス信号を誤って発生する誤動作を回避できる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、磁束変化を利用して回転体の回転角度を検出するインクリメンタル型エンコーダを用いた回転角度検出装置に関する。
回転体と一体に回転する磁石と対向する位置に磁束密度検出素子を配置し、磁束密度検出素子で磁束変化を検出することによって回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置が知られている。
この種の回転角度検出装置として、回転体の回転角度の他に、回転角度のインデックス(指標)も同時に検出するものが知られている。
この種の回転角度検出装置として、回転体の回転角度の他に、回転角度のインデックス(指標)も同時に検出するものが知られている。
磁石J1 の一例を図18に示す。
この図18に示される磁石J1 は、回転体に取り付けられるものであり、外周に回転角度を検出する回転角着磁部αが設けられており、その内周にインデックス信号発生/停止用のインデックス着磁部βが複数設けられている。
なお、インデックス着磁部βの回転方向において信号を発生させない部分(信号発生に関与しない部分)をインデックス非着磁部β’と称す(公知技術ではない:特許文献1参照)。
特願2002−178897
この図18に示される磁石J1 は、回転体に取り付けられるものであり、外周に回転角度を検出する回転角着磁部αが設けられており、その内周にインデックス信号発生/停止用のインデックス着磁部βが複数設けられている。
なお、インデックス着磁部βの回転方向において信号を発生させない部分(信号発生に関与しない部分)をインデックス非着磁部β’と称す(公知技術ではない:特許文献1参照)。
上述した回転角着磁部αに回転角信号発生用のホールIC(ホール素子+ON-OFF信号発生IC:回転角信号発生手段の一例:以下、回転角用ホールICと称する)を対向配置するとともに、インデックス着磁部βおよびインデックス非着磁部β’にインデックス信号発生用のホールIC(ホール素子+ON-OFF信号発生IC:インデックス信号発生手段の一例:以下、インデックス用ホールICと称する)を対向配置し、回転角用ホールICのホール素子およびインデックス用ホールICのホール素子が受ける磁束密度の変化を図19(a)、(b)に示す。
ここで、回転角用ホールICは、N極側の磁束密度が閾値(例えば、0.9〜5mT)よりも大きくなると回転角信号を発生(信号ON)し、S極側の磁束密度が閾値(例えば、−0.9〜−5mT)よりもS極側に大きくなると回転角信号を停止(信号OFF )するものとして説明するとともに、インデックス用ホールICも、N極側の磁束密度が閾値(例えば、0.9〜5mT)よりも大きくなるとインデックス信号を発生(信号ON)し、S極側の磁束密度が閾値(例えば、−0.9〜−5mT)よりもS極側に大きくなるとインデックス信号を停止(信号OFF )するものとして説明する。
回転体が回転すると、回転角用ホールICのホール素子に付与される磁束密度が、図19(a)に示されるように交互に変わり、そのホール素子に付与される磁束密度が信号発生側の閾値よりもN極側に大きくなると回転角信号を発生(信号ON)し、そのホール素子に付与される磁束密度が信号停止側の閾値よりもS極側に大きくなると回転角信号を停止(信号OFF )する。
一方、回転体が回転すると、インデックス用ホールICのホール素子に付与される磁束密度が、図19(b)に示されるように変わり、そのホール素子に付与される磁束密度が信号発生側の閾値よりもN極側に大きくなるとインデックス信号を発生(信号ON)し、そのホール素子に付与される磁束密度が信号停止側の閾値よりもS極側に大きくなるとインデックス信号を停止(信号OFF )する。
一方、回転体が回転すると、インデックス用ホールICのホール素子に付与される磁束密度が、図19(b)に示されるように変わり、そのホール素子に付与される磁束密度が信号発生側の閾値よりもN極側に大きくなるとインデックス信号を発生(信号ON)し、そのホール素子に付与される磁束密度が信号停止側の閾値よりもS極側に大きくなるとインデックス信号を停止(信号OFF )する。
回転角度検出装置は、インデックス用ホールICがインデックス着磁部βと対向する角度範囲(図19中Aに示す範囲)内のみでインデックス信号の発生と停止(ON-OFF)を行い、インデックス非着磁部β’の対向範囲ではインデックス信号を発生しないことが要求される。
しかし、インデックス用ホールICがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲(図19中Bに示す範囲)においても、隣接する回転角着磁部αのN極の影響を受ける。
インデックス信号を発生する閾値が図19(b)中の破線の範囲内(例えば、0.9〜5mT)で設定されるとすると、インデックス用ホールICがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲(図19中Bに示す範囲)においても、隣接する回転角着磁部αのN極の影響を受けてインデックス信号を発生(信号ON)し、誤動作する可能性がある。
インデックス信号を発生する閾値が図19(b)中の破線の範囲内(例えば、0.9〜5mT)で設定されるとすると、インデックス用ホールICがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲(図19中Bに示す範囲)においても、隣接する回転角着磁部αのN極の影響を受けてインデックス信号を発生(信号ON)し、誤動作する可能性がある。
[発明の目的]
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、インデックス磁束密度検出素子(例えば、インデックス信号発生用のホールICに内蔵されたホール素子)がインデックス非着磁部と対向する角度範囲において、隣接する回転角着磁部の磁極の影響を受けてインデックス信号を誤って発生する不具合のない回転角度検出装置の提供にある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、インデックス磁束密度検出素子(例えば、インデックス信号発生用のホールICに内蔵されたホール素子)がインデックス非着磁部と対向する角度範囲において、隣接する回転角着磁部の磁極の影響を受けてインデックス信号を誤って発生する不具合のない回転角度検出装置の提供にある。
[請求項1の手段]
請求項1の手段を採用する回転角度検出装置は、回転角着磁部と、インデックス着磁部およびインデックス非着磁部との間に、着磁力の弱い、あるいは着磁が施されていない減磁力帯が設けられている。
このような減磁力帯が設けられることにより、インデックス磁束密度検出素子がインデックス非着磁部と対向する角度範囲において、隣接する回転角着磁部の磁極変化の影響をインデックス磁束密度検出素子が受け難くなる。
このため、インデックス磁束密度検出素子がインデックス非着磁部と対向する角度範囲にあるとき、隣接する回転角着磁部の磁極の影響を受けてインデックス信号を誤って発生する不具合を無くすことができる。
請求項1の手段を採用する回転角度検出装置は、回転角着磁部と、インデックス着磁部およびインデックス非着磁部との間に、着磁力の弱い、あるいは着磁が施されていない減磁力帯が設けられている。
このような減磁力帯が設けられることにより、インデックス磁束密度検出素子がインデックス非着磁部と対向する角度範囲において、隣接する回転角着磁部の磁極変化の影響をインデックス磁束密度検出素子が受け難くなる。
このため、インデックス磁束密度検出素子がインデックス非着磁部と対向する角度範囲にあるとき、隣接する回転角着磁部の磁極の影響を受けてインデックス信号を誤って発生する不具合を無くすことができる。
[請求項2の手段]
請求項2の手段を採用する回転角度検出装置の減磁力帯は、回転角着磁部のインデックス着磁部側およびインデックス非着磁部側の端に、面取を形成することによって設けられたものである。
なお、この請求項2で言うところの面取りとは、面取りによる斜面角(テーパ面の傾斜角)が45°のC面取り、斜面角が45°より小さい浅い角度の面取り、斜面角が45°より大きい深い角度の面取り、傾斜面が曲面のR面取りを含むものである。
請求項2の手段を採用する回転角度検出装置の減磁力帯は、回転角着磁部のインデックス着磁部側およびインデックス非着磁部側の端に、面取を形成することによって設けられたものである。
なお、この請求項2で言うところの面取りとは、面取りによる斜面角(テーパ面の傾斜角)が45°のC面取り、斜面角が45°より小さい浅い角度の面取り、斜面角が45°より大きい深い角度の面取り、傾斜面が曲面のR面取りを含むものである。
[請求項3の手段]
請求項3の手段を採用する回転角度検出装置の減磁力帯は、回転角着磁部のインデックス着磁部側およびインデックス非着磁部側の端に、溝状の凹みを形成することによって設けられたものである。
請求項3の手段を採用する回転角度検出装置の減磁力帯は、回転角着磁部のインデックス着磁部側およびインデックス非着磁部側の端に、溝状の凹みを形成することによって設けられたものである。
[請求項4の手段]
請求項4の手段を採用する回転角度検出装置は、回転角着磁部およびインデックス着磁部は凸状の島に設けられ、この島の凸面のみに着磁が施されたものであり、回転角着磁部とインデックス着磁部との間には、回転角着磁部とインデックス着磁部の磁力発生面を分断するとともに、減磁力帯を形成する溝が設けられたものである。
請求項4の手段を採用する回転角度検出装置は、回転角着磁部およびインデックス着磁部は凸状の島に設けられ、この島の凸面のみに着磁が施されたものであり、回転角着磁部とインデックス着磁部との間には、回転角着磁部とインデックス着磁部の磁力発生面を分断するとともに、減磁力帯を形成する溝が設けられたものである。
[請求項5の手段]
請求項5の手段を採用する回転角度検出装置の磁石は、回転体の回転軸方向に着磁面を向けて配置されるものであり、外周側に回転角着磁部が配置され、その内周側にインデックス着磁部およびインデックス非着磁部が配置されるものである。
このように、回転体の回転軸方向に磁石や磁束密度検出素子(回転角磁束密度検出素子、インデックス磁束密度検出素子)が配置されるため、回転体を内蔵する機器(例えば、回転機等)の径方向寸法の大径化を阻止できる。
請求項5の手段を採用する回転角度検出装置の磁石は、回転体の回転軸方向に着磁面を向けて配置されるものであり、外周側に回転角着磁部が配置され、その内周側にインデックス着磁部およびインデックス非着磁部が配置されるものである。
このように、回転体の回転軸方向に磁石や磁束密度検出素子(回転角磁束密度検出素子、インデックス磁束密度検出素子)が配置されるため、回転体を内蔵する機器(例えば、回転機等)の径方向寸法の大径化を阻止できる。
[請求項6の手段]
請求項6の手段を採用する回転角度検出装置の回転体は、電動機あるいは発電機等の回転機におけるロータであり、磁石は、ロータを構成するロータコアに接合して設けられるものである。
このように、回転角度検出装置が回転機の内部に搭載されるため、回転角度検出装置を搭載した回転機を小型化できる。
請求項6の手段を採用する回転角度検出装置の回転体は、電動機あるいは発電機等の回転機におけるロータであり、磁石は、ロータを構成するロータコアに接合して設けられるものである。
このように、回転角度検出装置が回転機の内部に搭載されるため、回転角度検出装置を搭載した回転機を小型化できる。
回転角度検出装置は、回転体と一体に回転する磁石と、回転角磁束密度検出素子(例えば、ホール素子)を備える回転角信号発生手段と、インデックス磁束密度検出素子(例えば、ホール素子)を備えるインデックス信号発生手段とを具備する。
回転角信号発生手段は、回転角磁束密度検出素子に与えられるN極あるいはS極の一方の極側の磁束密度が閾値を超えた際に回転角信号を発生し、N極あるいはS極の他方の極側の磁束密度が閾値を超えた際に回転角信号を停止するものである。
インデックス信号発生手段は、インデックス磁束密度検出素子に与えられるN極あるいはS極の一方の極側の磁束密度が閾値を超えた際にインデックス信号を発生し、N極あるいはS極の他方の極側の磁束密度が閾値を超えた際にインデックス信号を停止するものである。
回転角着磁部は、回転方向に回転角信号発生用の極と、回転角信号停止用の極とが繰り返し設けられるものである。
インデックス着磁部は、インデックス信号発生用の極の回転方向の両脇に、インデックス信号停止用の極が設けられるものである。
回転角着磁部と、インデックス着磁部およびインデックス非着磁部との間には、着磁力の弱い、あるいは着磁が施されていない減磁力帯が設けられるものである。
回転角信号発生手段は、回転角磁束密度検出素子に与えられるN極あるいはS極の一方の極側の磁束密度が閾値を超えた際に回転角信号を発生し、N極あるいはS極の他方の極側の磁束密度が閾値を超えた際に回転角信号を停止するものである。
インデックス信号発生手段は、インデックス磁束密度検出素子に与えられるN極あるいはS極の一方の極側の磁束密度が閾値を超えた際にインデックス信号を発生し、N極あるいはS極の他方の極側の磁束密度が閾値を超えた際にインデックス信号を停止するものである。
回転角着磁部は、回転方向に回転角信号発生用の極と、回転角信号停止用の極とが繰り返し設けられるものである。
インデックス着磁部は、インデックス信号発生用の極の回転方向の両脇に、インデックス信号停止用の極が設けられるものである。
回転角着磁部と、インデックス着磁部およびインデックス非着磁部との間には、着磁力の弱い、あるいは着磁が施されていない減磁力帯が設けられるものである。
実施例1を図1〜図15を参照して説明する。
この実施例1は、自動変速機のシフトレンジ切替装置(パーキング切替機構の切替装置を含む)において切り替えのための動力を発生する電動機に搭載される回転角度検出装置に本発明を適用したものであり、まずシフトレンジ切替装置を説明する。
この実施例1は、自動変速機のシフトレンジ切替装置(パーキング切替機構の切替装置を含む)において切り替えのための動力を発生する電動機に搭載される回転角度検出装置に本発明を適用したものであり、まずシフトレンジ切替装置を説明する。
(シフトレンジ切替装置の説明)
シフトレンジ切替装置は、回転式アクチュエータ1(図2参照)によって、車両用自動変速機2(図3参照)に搭載されたシフトレンジ切替装置3(パーキング切替装置4を含む:図4参照)を切り替えるものである。
回転式アクチュエータ1は、シフトレンジ切替装置3を駆動するサーボ機構として用いられるものであり、同期電動機5(以下、電動機と称す)と内接噛合遊星歯車減速機6(以下、減速機と称す)によって構成される。なお、図2の右側をフロント(あるいは前)、左側をリヤ(あるいは後)としてこの実施例1を説明する。
シフトレンジ切替装置は、回転式アクチュエータ1(図2参照)によって、車両用自動変速機2(図3参照)に搭載されたシフトレンジ切替装置3(パーキング切替装置4を含む:図4参照)を切り替えるものである。
回転式アクチュエータ1は、シフトレンジ切替装置3を駆動するサーボ機構として用いられるものであり、同期電動機5(以下、電動機と称す)と内接噛合遊星歯車減速機6(以下、減速機と称す)によって構成される。なお、図2の右側をフロント(あるいは前)、左側をリヤ(あるいは後)としてこの実施例1を説明する。
(電動機5の説明)
電動機5を図2、図5を参照して説明する。
この実施例1の電動機5は、永久磁石を用いないSRモータ(スイッチド・リラクタンス・モータ)であり、回転自在に支持されるロータ11と、このロータ11の回転中心と同軸上に配置されたステータ12とで構成される。
電動機5を図2、図5を参照して説明する。
この実施例1の電動機5は、永久磁石を用いないSRモータ(スイッチド・リラクタンス・モータ)であり、回転自在に支持されるロータ11と、このロータ11の回転中心と同軸上に配置されたステータ12とで構成される。
ロータ11は、ロータ軸13とロータコア14で構成されるものであり、ロータ軸13は前端と後端に配置された転がり軸受(フロント転がり軸受15、リヤ転がり軸受16)によって回転自在に支持される。
なお、フロント転がり軸受15は、減速機6の出力軸17の内周に配置されたものであり、減速機6の出力軸17はフロントハウジング18の内周に配置されたメタルベアリング19によって回転自在に支持されている。つまり、ロータ軸13の前端は、フロントハウジング18に設けられたメタルベアリング19→出力軸17→フロント転がり軸受15を介して回転自在に支持される。
なお、フロント転がり軸受15は、減速機6の出力軸17の内周に配置されたものであり、減速機6の出力軸17はフロントハウジング18の内周に配置されたメタルベアリング19によって回転自在に支持されている。つまり、ロータ軸13の前端は、フロントハウジング18に設けられたメタルベアリング19→出力軸17→フロント転がり軸受15を介して回転自在に支持される。
ここで、メタルベアリング19の軸方向の支持区間は、フロント転がり軸受15の軸方向の支持区間にオーバーラップするように設けられている。このように設けることによって、減速機6の反力(具体的には、後述する外歯歯車26と内歯歯車27の噛合にかかる負荷の反力)に起因するロータ軸13の傾斜を回避することができる。
一方、リヤ転がり軸受16は、リヤハウジング20によって支持されるものである。
一方、リヤ転がり軸受16は、リヤハウジング20によって支持されるものである。
ステータ12は、ステータコア21およびコイル22(具体的には、コイル22A〜22L:図5参照)から構成される。
ステータコア21は、薄板を多数積層して形成されたものであり、リヤハウジング20に固定されている。このステータコア21には、内側のロータコア14に向けて30度毎に突設されたステータティースが設けられており、各ステータティースのそれぞれにはコイル22A〜22Lが巻回されている。ここで、コイル22A、22D、22G、22JがU相であり、コイル22B、22E、22H、22KがV相であり、コイル22C、22F、22I、22LがW相である。
ステータコア21は、薄板を多数積層して形成されたものであり、リヤハウジング20に固定されている。このステータコア21には、内側のロータコア14に向けて30度毎に突設されたステータティースが設けられており、各ステータティースのそれぞれにはコイル22A〜22Lが巻回されている。ここで、コイル22A、22D、22G、22JがU相であり、コイル22B、22E、22H、22KがV相であり、コイル22C、22F、22I、22LがW相である。
一方、ロータコア14は、薄板を多数積層して形成されたものであり、ロータ軸13に圧入固定されている。このロータコア14には、外周のステータコア21に向けて45度毎に突設された突極24が設けられている。そして、図5の状態からW相→V相→U相の順番に通電を切り替えるとロータ11が反時計回り方向に回転し、逆にV相→W相→U相の順番に通電を切り替えるとロータ11が時計回り方向に回転するものであり、U、V、W相の通電が一巡する毎にロータ11が45度回転する構成になっている。
(減速機6の説明)
減速機6を図2、図6〜図8を参照して説明する。
減速機6は、ロータ軸13に設けられた偏心部25を介してロータ軸13に対して偏心回転可能な状態で取り付けられた外歯歯車26(インナーギヤ:サンギヤ)と、この外歯歯車26が内接噛合する内歯歯車27(アウターギヤ:リングギヤ)と、外歯歯車26の自転成分のみを出力軸17に伝達する伝達手段28とを備える。
減速機6を図2、図6〜図8を参照して説明する。
減速機6は、ロータ軸13に設けられた偏心部25を介してロータ軸13に対して偏心回転可能な状態で取り付けられた外歯歯車26(インナーギヤ:サンギヤ)と、この外歯歯車26が内接噛合する内歯歯車27(アウターギヤ:リングギヤ)と、外歯歯車26の自転成分のみを出力軸17に伝達する伝達手段28とを備える。
偏心部25は、ロータ軸13の回転中心に対して偏心回転して外歯歯車26を揺動回転させる軸であり、偏心部25の外周に配置された中間転がり軸受31を介して外歯歯車26を回転自在に支持するものである。
外歯歯車26は、上述したように、中間転がり軸受31を介してロータ軸13の偏心部25に対して回転自在に支持されるものであり、偏心部25の回転によって内歯歯車27に押しつけられた状態で回転するように構成されている。
内歯歯車27は、フロントハウジング18に圧入、図示しない爪部の係合、および図示しない爪部のカシメ等の手段によって固定されるものである。
外歯歯車26は、上述したように、中間転がり軸受31を介してロータ軸13の偏心部25に対して回転自在に支持されるものであり、偏心部25の回転によって内歯歯車27に押しつけられた状態で回転するように構成されている。
内歯歯車27は、フロントハウジング18に圧入、図示しない爪部の係合、および図示しない爪部のカシメ等の手段によって固定されるものである。
伝達手段28は、出力軸17と一体に回転するフランジ33の同一円周上に形成れた複数の内ピン穴34と、外歯歯車26に形成され、内ピン穴34にそれぞれ遊嵌する複数の内ピン35とによって構成される。
複数の内ピン35は、外歯歯車26のフロント面に突出する形で設けられている。
複数の内ピン穴34は、出力軸17の後端に設けられたフランジ33に設けられており、内ピン35と内ピン穴34の嵌まり合いによって、外歯歯車26の自転運動が出力軸17に伝えられるように構成されている。
このように設けられることにより、ロータ軸13が回転して外歯歯車26が偏心回転することにより、外歯歯車26がロータ軸13に対して減速回転し、その減速回転が出力軸17に伝えられる。なお、出力軸17は、シフトレンジ切替装置3のコントロールロッド45(後述する)に連結される。
なお、この実施例1とは異なり、複数の内ピン穴34を外歯歯車26に形成し、複数の内ピン35をフランジ33に設けて構成しても良い。
複数の内ピン35は、外歯歯車26のフロント面に突出する形で設けられている。
複数の内ピン穴34は、出力軸17の後端に設けられたフランジ33に設けられており、内ピン35と内ピン穴34の嵌まり合いによって、外歯歯車26の自転運動が出力軸17に伝えられるように構成されている。
このように設けられることにより、ロータ軸13が回転して外歯歯車26が偏心回転することにより、外歯歯車26がロータ軸13に対して減速回転し、その減速回転が出力軸17に伝えられる。なお、出力軸17は、シフトレンジ切替装置3のコントロールロッド45(後述する)に連結される。
なお、この実施例1とは異なり、複数の内ピン穴34を外歯歯車26に形成し、複数の内ピン35をフランジ33に設けて構成しても良い。
(シフトレンジ切替装置3の説明)
シフトレンジ切替装置3を図4を参照して説明する。
シフトレンジ切替装置3(パーキング切替装置4を含む)は、上述した減速機6の出力軸17によって切り替え駆動されるものである。
自動変速機2における各シフトレンジ(例えば、P、R、N、D)の切り替えは、油圧コントロールボックス41に設けられたマニュアルスプール弁42を適切な位置にスライド変位させることによって行われる。
シフトレンジ切替装置3を図4を参照して説明する。
シフトレンジ切替装置3(パーキング切替装置4を含む)は、上述した減速機6の出力軸17によって切り替え駆動されるものである。
自動変速機2における各シフトレンジ(例えば、P、R、N、D)の切り替えは、油圧コントロールボックス41に設けられたマニュアルスプール弁42を適切な位置にスライド変位させることによって行われる。
一方、パーキング切替装置4のロックとアンロックの切り替えは、パークギヤ43の凹部43aとパークポール44の凸部44aの係脱によって行われる。なお、パークギヤ43は、図示しないディファレンシャルギヤを介して図示しない自動変速機2の出力軸に連結されたものであり、パークギヤ43の回転を規制することで車両の駆動輪がロックされて、パーキングのロック状態が達成される。
減速機6によって駆動されるコントロールロッド45には、略扇形状を呈したディテントプレート46が図示しないスプリングピン等を打ち込むことで取り付けられている。
ディテントプレート46は、半径方向の先端(略扇形状の円弧部)に複数の凹部46aが設けられており、油圧コントロールボックス41に固定された板バネ47が凹部46aに嵌まり合うことで、切り替えられたシフトレンジが保持されるようになっている。
ディテントプレート46は、半径方向の先端(略扇形状の円弧部)に複数の凹部46aが設けられており、油圧コントロールボックス41に固定された板バネ47が凹部46aに嵌まり合うことで、切り替えられたシフトレンジが保持されるようになっている。
ディテントプレート46には、マニュアルスプール弁42を駆動するためのピン48が取り付けられている。
ピン48は、マニュアルスプール弁42の端部に設けられた溝49に係合しており、ディテントプレート46がコントロールロッド45によって回動操作されると、ピン48が円弧駆動されて、ピン48に係合するマニュアルスプール弁42が油圧コントロールボックス41の内部で直線運動を行う。
ピン48は、マニュアルスプール弁42の端部に設けられた溝49に係合しており、ディテントプレート46がコントロールロッド45によって回動操作されると、ピン48が円弧駆動されて、ピン48に係合するマニュアルスプール弁42が油圧コントロールボックス41の内部で直線運動を行う。
コントロールロッド45を図4中矢印A方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート46を介してピン48がマニュアルスプール弁42を油圧コントロールボックス41の内部に押し込み、油圧コントロールボックス41内の油路がD→N→R→Pの順に切り替えられる。つまり、自動変速機2のレンジがD→N→R→Pの順に切り替えられる。
逆方向にコントロールロッド45を回転させると、ピン48がマニュアルスプール弁42を油圧コントロールボックス41から引き出し、油圧コントロールボックス41内の油路がP→R→N→Dの順に切り替えられる。つまり、自動変速機2のレンジがP→R→N→Dの順に切り替えられる。
逆方向にコントロールロッド45を回転させると、ピン48がマニュアルスプール弁42を油圧コントロールボックス41から引き出し、油圧コントロールボックス41内の油路がP→R→N→Dの順に切り替えられる。つまり、自動変速機2のレンジがP→R→N→Dの順に切り替えられる。
一方、ディテントプレート46には、パークポール44を駆動するためのパークロッド51が取り付けられている。このパークロッド51の先端には円錐部52が設けられている。
この円錐部52は、自動変速機2のハウジングの突出部53とパークポール44の間に介在されるものであり、コントロールロッド45を図4中矢印A方向から見て時計回り方向に回転させると(具体的には、R→Pレンジ)、ディテントプレート46を介してパークロッド51が図4中矢印B方向へ変位して円錐部52がパークポール44を押し上げる。すると、パークポール44が軸44bを中心に図4中矢印C方向に回転し、パークポール44の凸部44aがパークギヤ43の凹部43aに係合し、パーキング切替装置4のロック状態が達成される。
この円錐部52は、自動変速機2のハウジングの突出部53とパークポール44の間に介在されるものであり、コントロールロッド45を図4中矢印A方向から見て時計回り方向に回転させると(具体的には、R→Pレンジ)、ディテントプレート46を介してパークロッド51が図4中矢印B方向へ変位して円錐部52がパークポール44を押し上げる。すると、パークポール44が軸44bを中心に図4中矢印C方向に回転し、パークポール44の凸部44aがパークギヤ43の凹部43aに係合し、パーキング切替装置4のロック状態が達成される。
逆方向へコントロールロッド45を回転させると(具体的には、P→Rレンジ)、パークロッド51が図4中矢印B方向と反対方向に引き戻され、パークポール44を押し上げる力が無くなる。パークポール44は、図示しないねじりコイルバネにより、図4中矢印C方向とは反対方向に常に付勢されているため、パークポール44の凸部44aがパークギヤ43の凹部43aから外れ、パークギヤ43がフリーになり、パーキング切替装置4がアンロック状態になる。
(回転角度検出装置60の説明)
回転角度検出装置60を図2、図9〜図14を参照して説明する。
上述した回転式アクチュエータ1には、そのハウジング(フロントハウジング18+リヤハウジング20)内に、ロータ11(回転体に相当する)の回転角度を検出する回転角度検出装置60が搭載されている。この回転角度検出装置60によってロータ11の回転角度を検出することにより、電動機5を脱調させることなく高速運転することが可能になる。
回転角度検出装置60を図2、図9〜図14を参照して説明する。
上述した回転式アクチュエータ1には、そのハウジング(フロントハウジング18+リヤハウジング20)内に、ロータ11(回転体に相当する)の回転角度を検出する回転角度検出装置60が搭載されている。この回転角度検出装置60によってロータ11の回転角度を検出することにより、電動機5を脱調させることなく高速運転することが可能になる。
この回転角度検出装置60は、インクリメンタル型エンコーダであり、ロータ11と一体に回転する磁石61と、リヤハウジング20内に配置される磁気検出用のホールIC62(具体的には、第1、第2回転角用ホールIC62A、62Bと、インデックス用ホールIC62Z)と、このホールIC62をリヤハウジング20内において支持する基板63とを備える。
磁石61は、図9〜図12に示されるように、略リング円板形状を呈し、ロータ軸13と同芯上に配置されるものであり、ロータコア14の軸方向の端面(後面)に接合される。なお、ロータコア14から磁石61に対して大きな磁力影響を与える場合は、その磁力の影響を弱めるために、非磁性体の膜部材(図示しない)を介して磁石61をロータコア14に接合する。
また、ロータコア14から磁石61に対する磁力の影響が小さい時は、磁石61をロータコア14に直接接合する。これによって部品点数を低減でき、コストを抑えることができる。
また、ロータコア14から磁石61に対する磁力の影響が小さい時は、磁石61をロータコア14に直接接合する。これによって部品点数を低減でき、コストを抑えることができる。
磁石61は、着磁された磁性体である。具体的な一例として、磁石61は、ネオジウムマグネット(希土類磁石の一例)であり、軸方向に所定の厚みを有している。この磁石61は、自らの磁力によってロータコア14に接合するものである。具体的な一例を示すと、ロータコア14との接合面に接合用の着磁がなされ、そのロータコア14側の面に着磁された磁力によってロータコア14に接合するものである。もちろん、磁力で接合するのではなく、接着剤等によって接合しても良い。
ロータコア14の後面には、図11に示されるように、磁石位置決め用の穴14aが複数設けられている。一方、磁石61の接合面にも、複数の突起61aが設けられている。そして、磁石61の突起61aをロータコア14の穴14aに挿入して組付けを行うことにより、ロータコア14の回転中心と同芯上に磁石61が組付けられる。
この実施例1の磁石61は、ロータコア14に接合された後、図10に示されるように、ホールIC62と対向する面(後面)に回転角やインデックス検出用の着磁が施され、磁石61の軸方向に磁力を発生するものである。
ホールIC62と対向する面(後面)における着磁について説明する。
図9に示されるように、磁石61の後面外周側には、回転方向に回転角信号発生/停止用の多極着磁が施された回転角着磁部αが設けられており、その内周に隣接して、回転方向にインデックス信号発生/停止用のインデックス着磁部βと信号発生に関与しないインデックス非着磁部β’が設けられている。
ホールIC62と対向する面(後面)における着磁について説明する。
図9に示されるように、磁石61の後面外周側には、回転方向に回転角信号発生/停止用の多極着磁が施された回転角着磁部αが設けられており、その内周に隣接して、回転方向にインデックス信号発生/停止用のインデックス着磁部βと信号発生に関与しないインデックス非着磁部β’が設けられている。
この実施例1の磁石61は、図12に示されるように、インデックス非着磁部β’とインデックス用ホールIC62Zの対向ギャップが大きくなるように、インデックス非着磁部β’がインデックス用ホールIC62Zとは異なった側(前側)に凹んで設けられている。
別の言い方をすれば、回転角着磁部αおよびインデックス着磁部βのみが凸状の島に設けられたものである。そして、この島の突出面のみに着磁が施されたものであり、着磁の施されないインデックス非着磁部β’は、インデックス非着磁部β’とインデックス用ホールIC62Zの対向ギャップが大きくなるように凹んで設けられている。
別の言い方をすれば、回転角着磁部αおよびインデックス着磁部βのみが凸状の島に設けられたものである。そして、この島の突出面のみに着磁が施されたものであり、着磁の施されないインデックス非着磁部β’は、インデックス非着磁部β’とインデックス用ホールIC62Zの対向ギャップが大きくなるように凹んで設けられている。
回転角着磁部αは、図9に示すように、回転方向に回転角信号(以下、A相信号あるいはB相信号)発生のための多極着磁が施されたものであり、この実施例1では7.5度ピッチでN極とS極とが繰り返して着磁されたものである。即ち、回転角着磁部αは、48極のA,B相センシング部を備えるものである。
インデックス着磁部βは、複数相(U,V,W相)のコイルの通電が一巡する周期(45度間隔)でインデックス信号(以下、Z相信号)を発生させるためのものであり、45度間隔でZ相信号発生用のN極が7.5度ピッチで着磁され、その回転方向の両脇にS極が7.5度ピッチで着磁されたものである。なお、この実施例1におけるインデックス着磁部βのN極およびS極は、上述した回転角着磁部αのN極およびS極と回転角で一致するものであるが、一致しないように設けても良い。
インデックス非着磁部β’は、インデックス着磁部βとインデックス着磁部βの間(回転方向の間)にあって、Z相信号を発生させない部分であり、着磁されていない部分である。
インデックス着磁部βは、複数相(U,V,W相)のコイルの通電が一巡する周期(45度間隔)でインデックス信号(以下、Z相信号)を発生させるためのものであり、45度間隔でZ相信号発生用のN極が7.5度ピッチで着磁され、その回転方向の両脇にS極が7.5度ピッチで着磁されたものである。なお、この実施例1におけるインデックス着磁部βのN極およびS極は、上述した回転角着磁部αのN極およびS極と回転角で一致するものであるが、一致しないように設けても良い。
インデックス非着磁部β’は、インデックス着磁部βとインデックス着磁部βの間(回転方向の間)にあって、Z相信号を発生させない部分であり、着磁されていない部分である。
基板63は、図12に示すように、第1、第2回転角用ホールIC62A、62Bを回転角着磁部αに対向した状態で支持するとともに、インデックス用ホールIC62Zをインデックス着磁部βおよびインデックス非着磁部β’に対向した状態で支持するものである。
なお、第1、第2回転角用ホールIC62A、62Bは、相対角度が3.75度(電気角で90度)ズレて設けられており、結果的にA相信号とB相信号が相対角度で3.75度(電気角で90度)ズレるようになっている(図14参照)。
なお、第1、第2回転角用ホールIC62A、62Bは、相対角度が3.75度(電気角で90度)ズレて設けられており、結果的にA相信号とB相信号が相対角度で3.75度(電気角で90度)ズレるようになっている(図14参照)。
基板63は、リヤハウジング20の内壁に支持されるものであり、図13に示すように、非磁性体の金属板64(例えば、アルミニウム、ステンレス等)と、この金属板64の表面に被着して設けられた絶縁性の樹脂材料(例えば、ポリイミド等)よりなるフィルム基板65とから構成される。
フィルム基板65には、金属板64に触れない面に複数の回路パターン65aがプリント技術によって形成されている。基板63の上には、ホールIC62(62A、62B、62Z)の他に、ノイズフィルタ用のコンデンサ66等が実装されるものであり、各電気部品は各回路パターン65aと電気的に接続される。一方、各回路パターン65aの端は、リヤハウジング20内に設けられたターミナル端子(図示しない)と電気的に接続される。なお、ターミナル端子は、外部接続用コネクタに接続されるものである。
フィルム基板65には、金属板64に触れない面に複数の回路パターン65aがプリント技術によって形成されている。基板63の上には、ホールIC62(62A、62B、62Z)の他に、ノイズフィルタ用のコンデンサ66等が実装されるものであり、各電気部品は各回路パターン65aと電気的に接続される。一方、各回路パターン65aの端は、リヤハウジング20内に設けられたターミナル端子(図示しない)と電気的に接続される。なお、ターミナル端子は、外部接続用コネクタに接続されるものである。
第1、第2回転角用ホールIC62A、62Bは、ホール素子とON-OFF信号発生ICを一体化した回転角信号発生手段に相当するものであり、通過する磁束量に応じた出力を発生するホール素子(回転角磁束密度検出素子に相当する)と、このホール素子に与えられるN極側の磁束密度(ホール素子の出力から検出)が閾値(例えば、0.9〜5mT)を超えた際に回転角信号(A相信号、B相信号)を発生(信号ON)し、S極側の磁束密度(ホール素子の出力から検出)が閾値(例えば、−0.9〜−5mT)よりもS極側に大きくなると回転角信号(A相信号、B相信号)を停止(信号OFF )するものである。
インデックス用ホールIC62Zは、ホール素子とON-OFF信号発生ICを一体化したインデックス信号発生手段に相当するものであり、通過する磁束量に応じた出力を発生するホール素子(インデックス磁束密度検出素子に相当する)と、このホール素子に与えられるN極側の磁束密度(ホール素子の出力から検出)が閾値(例えば、0.9〜5mT)を超えた際にインデックス信号(Z相信号)を発生(信号ON)し、S極側の磁束密度(ホール素子の出力から検出)が閾値(例えば、−0.9〜−5mT)よりもS極側に大きくなるとインデックス信号(Z相信号)を停止(信号OFF )するものである。
なお、この実施例1ではホール素子とON-OFF信号発生ICを一体化したホールIC(第1、第2回転角用ホールIC62A、62Bおよびインデックス用ホールIC62Z)を例に示すが、ホール素子とON-OFF信号発生回路を別に配置しても良い。即ち、ON-OFF信号発生回路をホール素子とは別に基板63の上に組み込んでも良いし、制御回路(例えばECU70の内部)に組み込んでも良い。
なお、この実施例1ではホール素子とON-OFF信号発生ICを一体化したホールIC(第1、第2回転角用ホールIC62A、62Bおよびインデックス用ホールIC62Z)を例に示すが、ホール素子とON-OFF信号発生回路を別に配置しても良い。即ち、ON-OFF信号発生回路をホール素子とは別に基板63の上に組み込んでも良いし、制御回路(例えばECU70の内部)に組み込んでも良い。
次に、図14(A)、(B)を用いて回転角度検出装置60によるA相信号、B相信号、Z相信号の出力波形について説明する。
A相信号およびB相信号は、相対角度3.75度(電気角で90度)の位相差を持った出力信号であり、実施例1ではロータ11が15度回転する毎にA相信号とB相信号がそれぞれ1周期出力されるように構成されている。
Z相信号は、ロータ11が45度回転する毎に1回ずつ出力されるモータ通電切替用のインデックス信号(この実施例1ではON信号)であり、このZ相信号によって電動機5の通電相と、A相、B相の相対位置関係を定義できる。
A相信号およびB相信号は、相対角度3.75度(電気角で90度)の位相差を持った出力信号であり、実施例1ではロータ11が15度回転する毎にA相信号とB相信号がそれぞれ1周期出力されるように構成されている。
Z相信号は、ロータ11が45度回転する毎に1回ずつ出力されるモータ通電切替用のインデックス信号(この実施例1ではON信号)であり、このZ相信号によって電動機5の通電相と、A相、B相の相対位置関係を定義できる。
この実施例1で示したように、回転角度検出装置60が電動機5の内部に搭載されるため、回転角度検出装置60を搭載した電動機5を小型化できる。また、この実施例1では、ロータコア14の後側に磁石61およびホールIC62を配置する構造であるため、回転角度検出装置60を内蔵した電動機5の径方向寸法の大径化を阻止でき、車両搭載性を向上できる。
(ECU70の説明)
ECU70を図3を参照して説明する。
ECU70は、乗員によって操作されるレンジ操作手段(図示しない)、回転角度検出装置60によって検出されるロータ11の回転角度等に基づいて電動機5の回転を制御し、減速機6を介して駆動されるシフトレンジ切替装置3を切替制御するものである。
ECU70を図3を参照して説明する。
ECU70は、乗員によって操作されるレンジ操作手段(図示しない)、回転角度検出装置60によって検出されるロータ11の回転角度等に基づいて電動機5の回転を制御し、減速機6を介して駆動されるシフトレンジ切替装置3を切替制御するものである。
ここで、図3中に示す符号71は車載バッテリ、符号72はシフトレンジおよび回転式アクチュエータ1の状態を示す表示装置類(通常運転時の視覚表示手段、警告灯、警告ブザー等)、符号73は電動機5の給電回路、符号74は車速センサ、符号75はレンジ操作手段、ブレーキスイッチ、その他の車両状態を検出するセンサ類を示す。なお、センサ類の一例として、出力軸17の回転角度を検出するセンサを搭載しても良い。
〔実施例1の特徴〕
ロータ11が回転すると、第1回転角用ホールIC62Aまたは第2回転角用ホールIC62Bに付与される磁束密度(より具体的には、第1回転角用ホールIC62A、第2回転角用ホールIC62Bのホール素子に付与される磁束密度)が、図19(a)に示されるように交互に変わる。
一方、回転角着磁部αの内周側に隣接してインデックス着磁部βが設けられているため、従来構造の磁石J1 (符号、図18参照)を用いた場合、ロータ11が回転すると、インデックス用ホールIC62Zに付与される磁束密度(より具体的には、インデックス用ホールIC62Zのホール素子に付与される磁束密度)が、図19(b)に示されるように変わる。その連続波形を図20に示す。
ロータ11が回転すると、第1回転角用ホールIC62Aまたは第2回転角用ホールIC62Bに付与される磁束密度(より具体的には、第1回転角用ホールIC62A、第2回転角用ホールIC62Bのホール素子に付与される磁束密度)が、図19(a)に示されるように交互に変わる。
一方、回転角着磁部αの内周側に隣接してインデックス着磁部βが設けられているため、従来構造の磁石J1 (符号、図18参照)を用いた場合、ロータ11が回転すると、インデックス用ホールIC62Zに付与される磁束密度(より具体的には、インデックス用ホールIC62Zのホール素子に付与される磁束密度)が、図19(b)に示されるように変わる。その連続波形を図20に示す。
上述したように、インデックス用ホールIC62Zは、N極側の磁束密度を閾値以上受けるとインデックス信号(Z相信号)を発生(信号ON)し、S極側の磁束密度を閾値(S極側に大きくなる値)以上受けるとインデックス信号(Z相信号)を停止(信号OFF )する。
回転角度検出装置60は、インデックス用ホールIC62Zがインデックス着磁部βと対向する角度範囲(図19中Aに示す範囲)内のみでインデックス信号の発生と停止(ON-OFF)を行い、インデックス非着磁部β’の対向範囲ではインデックス信号を発生しないことが要求される。
回転角度検出装置60は、インデックス用ホールIC62Zがインデックス着磁部βと対向する角度範囲(図19中Aに示す範囲)内のみでインデックス信号の発生と停止(ON-OFF)を行い、インデックス非着磁部β’の対向範囲ではインデックス信号を発生しないことが要求される。
しかし、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲(図19中Bに示す範囲)においても、隣接する回転角着磁部αのN極の影響を受ける。
インデックス信号を発生する閾値が図19(b)中の破線の範囲内(例えば、0.9〜5mT)で設定されるため、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲(図19中Bに示す範囲)においても、隣接する回転角着磁部αのN極の影響を受けてインデックス信号(Z相信号)を発生(信号ON)し、誤動作する可能性がある。
インデックス信号を発生する閾値が図19(b)中の破線の範囲内(例えば、0.9〜5mT)で設定されるため、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲(図19中Bに示す範囲)においても、隣接する回転角着磁部αのN極の影響を受けてインデックス信号(Z相信号)を発生(信号ON)し、誤動作する可能性がある。
そこで、この実施例1では、回転角着磁部αと、インデックス着磁部βおよびインデックス非着磁部β’との間(即ち、回転角着磁部αとインデックス着磁部βの間、および回転角着磁部αとインデックス非着磁部β’の間)に、着磁力の弱い、あるいは着磁が施されていない減磁力帯γを設けている。
この実施例1における減磁力帯γを図1を参照して説明する。
インデックス非着磁部β’は、上述したように、インデックス用ホールIC62Zとは異なった側に凹んで設けられている。また、回転角着磁部αとインデックス着磁部βとの間には、回転角着磁部αとインデックス着磁部βの磁力発生面を分断する分断溝δが設けられている。このため、回転角着磁部αは、図1(a)に示すように、インデックス着磁部βとは独立したリング形状の島に設けられている。
インデックス非着磁部β’は、上述したように、インデックス用ホールIC62Zとは異なった側に凹んで設けられている。また、回転角着磁部αとインデックス着磁部βとの間には、回転角着磁部αとインデックス着磁部βの磁力発生面を分断する分断溝δが設けられている。このため、回転角着磁部αは、図1(a)に示すように、インデックス着磁部βとは独立したリング形状の島に設けられている。
この実施例1は、図1(b)に示すように、回転角着磁部αにおけるインデックス着磁部β側およびインデックス非着磁部β’側の端(即ち、回転角着磁部αの内周端)を面取することによって、回転角着磁部αと、インデックス着磁部βおよびインデックス非着磁部β’との間に、着磁力の弱い、あるいは着磁が施されない減磁力帯γを設けている。
なお、図1では、斜面角(テーパ面の傾斜角)が45°の所謂C面取りによって減磁力帯γを設ける例を示すが、斜面角が45°より小さい浅い角度の面取り、斜面角が45°より大きい深い角度の面取り、傾斜面が曲面のR面取りによって減磁力帯γを設けても良い。
なお、図1では、斜面角(テーパ面の傾斜角)が45°の所謂C面取りによって減磁力帯γを設ける例を示すが、斜面角が45°より小さい浅い角度の面取り、斜面角が45°より大きい深い角度の面取り、傾斜面が曲面のR面取りによって減磁力帯γを設けても良い。
このように、面取による減磁力帯γを回転角着磁部αの内周端に設けることにより、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲において、隣接する回転角着磁部αの磁束変化の影響がインデックス用ホールIC62Zに及び難くなる。
具体的には、面取(例えば、分断溝δの径幅1mm+面取の径幅1mm)による減磁力帯γを設けた磁石61を用いてロータ11を回転させると、インデックス用ホールIC62Zに付与される磁束密度が、図15に示すように変化する。この図15と図20(従来構造の磁石J1 によるデータ)を比較してわかるように、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲(図15中Bに示す範囲)において、隣接する回転角着磁部αからインデックス用ホールIC62ZにおよぶN極の磁束密度の影響が小さくなっている。
具体的には、面取(例えば、分断溝δの径幅1mm+面取の径幅1mm)による減磁力帯γを設けた磁石61を用いてロータ11を回転させると、インデックス用ホールIC62Zに付与される磁束密度が、図15に示すように変化する。この図15と図20(従来構造の磁石J1 によるデータ)を比較してわかるように、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲(図15中Bに示す範囲)において、隣接する回転角着磁部αからインデックス用ホールIC62ZにおよぶN極の磁束密度の影響が小さくなっている。
このため、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲にあるとき、隣接する回転角着磁部αの磁極の影響を受けてインデックス信号(Z相信号)を誤って発生する不具合を無くすことができる。この結果、自動変速機2のシフトレンジ切替装置3(パーキング切替装置4を含む)が誤動作や作動不良を発生する不具合を回避できる。
図16及び図17を参照して実施例2を説明する。なお、この実施例2中において実施例1と同一符号は、同一機能物を示すものである。
上記の実施例1では、回転角着磁部αの内周端に面取による減磁力帯γを設ける例を示したが、この実施例2は、回転角着磁部αのインデックス着磁部β側およびインデックス非着磁部β’側の端(即ち、回転角着磁部αの内周端)に凹み{図16(a)のハッチング部参照}を形成することによって減磁力帯γを設けたものである。即ち、回転角着磁部αの内周径を大きくすることにより、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲において、隣接する回転角着磁部αの磁束変化の影響がインデックス用ホールIC62Zに及ばないようにするものである。
上記の実施例1では、回転角着磁部αの内周端に面取による減磁力帯γを設ける例を示したが、この実施例2は、回転角着磁部αのインデックス着磁部β側およびインデックス非着磁部β’側の端(即ち、回転角着磁部αの内周端)に凹み{図16(a)のハッチング部参照}を形成することによって減磁力帯γを設けたものである。即ち、回転角着磁部αの内周径を大きくすることにより、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲において、隣接する回転角着磁部αの磁束変化の影響がインデックス用ホールIC62Zに及ばないようにするものである。
回転角着磁部αの内周径を大きく設けた(例えば、回転角着磁部αとインデックス着磁部βの間の径方向溝幅2mm)磁石61を用いてロータ11を回転させると、インデックス用ホールIC62Zに付与される磁束密度が、図17に示すように変化する。この図17と図20(従来構造の磁石J1 によるデータ)を比較してわかるように、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲(図17中Bに示す範囲)において、隣接する回転角着磁部αからインデックス用ホールIC62ZにおよぶN極の磁束密度の影響がより小さくなっている。
このため、実施例1と同様、インデックス用ホールIC62Zがインデックス非着磁部β’と対向する角度範囲において、隣接する回転角着磁部αの磁極の影響を受けてインデックス信号(Z相信号)を誤って発生する不具合を無くすことができる。
なお、実施例2では、図16(b)に示すように、分断溝δ(符号、図1参照)と減磁力帯γの凹みの区別が困難であるが、分断溝δがあれば減磁力帯γが設けられていると見なすことができる。
なお、実施例2では、図16(b)に示すように、分断溝δ(符号、図1参照)と減磁力帯γの凹みの区別が困難であるが、分断溝δがあれば減磁力帯γが設けられていると見なすことができる。
〔変形例〕
上記の実施例1、2では、インデックス信号発生手段(実施例中では、ホール素子+ON-OFF信号発生ICよりなるインデックス用ホールIC62Z)のインデックス磁束密度検出素子(実施例中では、インデックス用ホールIC62Zに内蔵されたホール素子)にN極の磁束密度が付与されるとインデックス信号を発生し、S極の磁束密度が付与されるとインデックス信号を停止する例を用いて説明したが、逆に、インデックス信号発生手段(例えば、ホール素子+ON-OFF信号発生ICよりなるインデックス用ホールIC62Z)のインデックス磁束密度検出素子(例えば、ホール素子)にS極の磁束密度が付与されるとインデックス信号(例えば、Z相信号)を発生し、N極の磁束密度が付与されるとインデックス信号を停止するように設けても良い。
上記の実施例1、2では、インデックス信号発生手段(実施例中では、ホール素子+ON-OFF信号発生ICよりなるインデックス用ホールIC62Z)のインデックス磁束密度検出素子(実施例中では、インデックス用ホールIC62Zに内蔵されたホール素子)にN極の磁束密度が付与されるとインデックス信号を発生し、S極の磁束密度が付与されるとインデックス信号を停止する例を用いて説明したが、逆に、インデックス信号発生手段(例えば、ホール素子+ON-OFF信号発生ICよりなるインデックス用ホールIC62Z)のインデックス磁束密度検出素子(例えば、ホール素子)にS極の磁束密度が付与されるとインデックス信号(例えば、Z相信号)を発生し、N極の磁束密度が付与されるとインデックス信号を停止するように設けても良い。
上記の実施例1、2では、回転角信号発生手段(実施例中では、ホール素子+ON-OFF信号発生ICよりなる第1、第2回転角用ホールIC62A、62B)の回転角磁束密度検出素子(実施例中では、第1、第2回転角用ホールIC62A、62Bにそれぞれ内蔵されたホール素子)にN極の磁束密度が付与されると回転角信号を発生し、S極の磁束密度が付与されると回転角信号を停止する例を用いて説明したが、逆に、回転角信号発生手段(例えば、ホール素子+ON-OFF信号発生ICよりなる第1、第2回転角用ホールIC62A、62B)の回転角磁束密度検出素子(例えば、ホール素子)にS極の磁束密度が付与されると回転角信号(例えば、A相、B相信号)を発生し、N極の磁束密度が付与されると回転角信号を停止するように設けても良い。
上記の実施例1、2では、回転角着磁部αの内周にインデックス着磁部βを設ける例を示したが、逆に回転角着磁部αの外周にインデックス着磁部βを設けても良い。
また、上記の実施例1、2では、回転体(ロータ11)の軸方向に着磁面が向けられる例を示したが、回転体(例えば、ロータ11)の外周面に着磁面を向けても良い。その場合は、回転体(例えば、ロータ11)の外周側に回転角磁束密度検出素子(例えば、第1、第2回転角用ホールIC62A、62B)やインデックス磁束密度検出素子(例えば、インデックス用ホールIC62Z)が配置されるものである。
また、上記の実施例1、2では、回転体(ロータ11)の軸方向に着磁面が向けられる例を示したが、回転体(例えば、ロータ11)の外周面に着磁面を向けても良い。その場合は、回転体(例えば、ロータ11)の外周側に回転角磁束密度検出素子(例えば、第1、第2回転角用ホールIC62A、62B)やインデックス磁束密度検出素子(例えば、インデックス用ホールIC62Z)が配置されるものである。
上記の実施例1、2では、回転角着磁部αおよびインデックス着磁部βを凸形の島に設け、この島のみに着磁を施す例を示したが、回転角着磁部αおよびインデックス着磁部βとインデックス非着磁部β’を同一面に設けても良い。この場合は、減磁力帯γも同一面に設けても良い。また、その場合、減磁力帯γおよびインデックス非着磁部β’は着磁を施さないことで設けても良いし、減磁力帯γおよびインデックス非着磁部β’を非磁性材で設けても良い。
上記の実施例1、2では、回転角信号発生手段を2つ(第1、第2回転角用ホールIC62A、62B)用いる例を示したが、1つ、あるいは3つ以上用いても良い。
なお、回転角信号発生手段を複数用いる場合は、それぞれの回転角磁束密度検出素子(例えば、ホール素子)の相対角度に所定角度のズレを設けて、回転角度の検出ピッチを小さくすることが望ましい。
なお、回転角信号発生手段を複数用いる場合は、それぞれの回転角磁束密度検出素子(例えば、ホール素子)の相対角度に所定角度のズレを設けて、回転角度の検出ピッチを小さくすることが望ましい。
上記の実施例1、2で開示した材質や数字(角度を含む)等も、説明のための一例であって、本発明が実施例1に開示した材質や数字等に限定されるものではなく、使用する目的などに応じて適宜変更可能なものである。
上記の実施例1、2では、ロータコア14に磁石61を接合する例を示したが、磁石61を接合する相手は回転するものであれば良く、ロータコア14以外の回転物に磁石61を接合して回転角度を検出するように設けても良い。
上記の実施例1、2では、本発明をシフトレンジ切替装置3の回転式アクチュエータ1の内部においてロータ11の回転角度を検出する回転角度検出装置60に適用した例を示したが、本発明は回転体の回転角度を検出する装置に適用可能なものであり、他の用途の回転体の回転角度を検出するように設けても良い。
上記の実施例1、2では、ロータコア14に磁石61を接合する例を示したが、磁石61を接合する相手は回転するものであれば良く、ロータコア14以外の回転物に磁石61を接合して回転角度を検出するように設けても良い。
上記の実施例1、2では、本発明をシフトレンジ切替装置3の回転式アクチュエータ1の内部においてロータ11の回転角度を検出する回転角度検出装置60に適用した例を示したが、本発明は回転体の回転角度を検出する装置に適用可能なものであり、他の用途の回転体の回転角度を検出するように設けても良い。
5 電動機
11 ロータ(回転体)
14 ロータコア
60 回転角度検出装置
61 磁石
62A 第1回転角用ホールIC(回転角磁束密度検出素子を内蔵した回転角信号発生手段)
62B 第2回転角用ホールIC(回転角磁束密度検出素子を内蔵した回転角信号発生手段)
62Z インデックス用ホールIC(インデックス磁束密度検出素子を内蔵したインデックス信号発生手段)
α 回転角着磁部
β インデックス着磁部
β’ インデックス非着磁部
γ 減磁力帯
δ 分断溝(回転角着磁部とインデックス着磁部の磁力発生面を分断する部分)
11 ロータ(回転体)
14 ロータコア
60 回転角度検出装置
61 磁石
62A 第1回転角用ホールIC(回転角磁束密度検出素子を内蔵した回転角信号発生手段)
62B 第2回転角用ホールIC(回転角磁束密度検出素子を内蔵した回転角信号発生手段)
62Z インデックス用ホールIC(インデックス磁束密度検出素子を内蔵したインデックス信号発生手段)
α 回転角着磁部
β インデックス着磁部
β’ インデックス非着磁部
γ 減磁力帯
δ 分断溝(回転角着磁部とインデックス着磁部の磁力発生面を分断する部分)
Claims (6)
- 回転体と一体に回転し、回転方向に回転角信号発生/停止用の多極着磁が施された回転角着磁部が設けられるとともに、この回転角着磁部に隣接し、回転方向にインデックス信号発生/停止用のインデックス着磁部と信号を発生させないインデックス非着磁部が設けられた磁石と、
磁束の変化を検出する回転角磁束密度検出素子を備え、この回転角磁束密度検出素子に与えられるN極あるいはS極の一方の極側の磁束密度が閾値を超えた際に回転角信号を発生し、N極あるいはS極の他方の極側の磁束密度が閾値を超えた際に回転角信号を停止する回転角信号発生手段と、
磁束の変化を検出するインデックス磁束密度検出素子を備え、このインデックス磁束密度検出素子に与えられるN極あるいはS極の一方の極側の磁束密度が閾値を超えた際にインデックス信号を発生し、N極あるいはS極の他方の極側の磁束密度が閾値を超えた際にインデックス信号を停止するインデックス信号発生手段と、
を備える回転角度検出装置において、
前記回転角着磁部は、回転方向に回転角信号発生用の極と、回転角信号停止用の極とが繰り返し設けられるものであり、
前記インデックス着磁部は、インデックス信号発生用の極の回転方向の両脇に、インデックス信号停止用の極が設けられるものであり、
前記回転角着磁部と、前記インデックス着磁部および前記インデックス非着磁部との間には、着磁力の弱い、あるいは着磁が施されていない減磁力帯が設けられていることを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1に記載の回転角度検出装置において、
前記減磁力帯は、前記回転角着磁部の前記インデックス着磁部側および前記インデックス非着磁部側の端に、面取を形成することによって設けられたことを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1に記載の回転角度検出装置において、
前記減磁力帯は、前記回転角着磁部の前記インデックス着磁部側および前記インデックス非着磁部側の端に、溝状の凹みを形成することによって設けられたことを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の回転角度検出装置において、
前記回転角着磁部および前記インデックス着磁部は凸状の島に設けられ、この島の凸面のみに着磁が施されたものであり、
前記回転角着磁部と前記インデックス着磁部との間には、前記回転角着磁部と前記インデックス着磁部の磁力発生面を分断するとともに、前記減磁力帯を形成する溝が設けられたことを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の回転角度検出装置において、
前記磁石は、前記回転体の回転軸方向に着磁面を向けて配置されるものであり、外周側に前記回転角着磁部が配置され、その内周側に前記インデックス着磁部および前記インデックス非着磁部が配置されることを特徴とする回転角度検出装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の回転角度検出装置において、
前記回転体は、電動機あるいは発電機等の回転機におけるロータであり、
前記磁石は、前記ロータを構成するロータコアに接合して設けられることを特徴とする回転角度検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003296908A JP2005069740A (ja) | 2003-08-20 | 2003-08-20 | 回転角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003296908A JP2005069740A (ja) | 2003-08-20 | 2003-08-20 | 回転角度検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005069740A true JP2005069740A (ja) | 2005-03-17 |
Family
ID=34402919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003296908A Pending JP2005069740A (ja) | 2003-08-20 | 2003-08-20 | 回転角度検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005069740A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008275546A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転角度検出装置 |
-
2003
- 2003-08-20 JP JP2003296908A patent/JP2005069740A/ja active Pending
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JP2008275546A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転角度検出装置 |
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