JP2005201805A - 回転検出センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁力形成用磁石の磁化度の向上及びポールピースの形状工夫以外の手段で磁束変化量を高める。
【解決手段】コイル１４を巻回保持するボビン１０の内側にポールピース１１を設け、そのポールピース１１後側に磁石１２を有する電磁ピックアップ式回転検出センサに、回転中心外側全周縁に亘ってＮ極とＳ極をその周方向に交互に配置したセンサロータ２２を対向させる。センサＰ内の磁石１２から生じた磁束ａは、ポールピース１１を通ってセンサロータ２２に向かい、そのセンサロータ２２を通過してセンサP内の磁石１２に戻る。このとき、そのセンサロータ２２を通る磁束ａには、センサロータ２２のＮ極とＳ極が交互に働いて、その磁束ａを弱めたり、強めたりする。このため、その磁束ａは大きく変化し、その結果、コイル１４の出力も大きくなって、検出精度は向上する。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車などの車輪速、エンジン回転数などの回転を検出するセンサ装置に関するものでる。

例えば、自動車にＡＢＳ(アンチロック・ブレーキ・システム)を装備するには、その自動車の車輪速を測定する必要がある。その測定には車輪速センサ等の回転検出センサが使用され、その回転検出センサの例として、図６に示すように、コイル１４を巻回保持するボビン１０の内側にポールピース１１を設け、そのポールピース１１後側に磁石１２を有する電磁ピックアップ式のもの、及び磁気検出用ＩＣチップ及びその制御用電子部品(回路)から成る半導体式のものがあり（特許文献１参照））、コスト面では、前者が後者に対し有利なものである。
特開２００１−１７４４７１号公報

その電磁ピックアップ式車輪速センサＰは、同図矢印ａで示すように、磁石１２からポールピース１１を通り、そのポールピース１１の先端から磁石１２に戻る磁束（磁気回路）ａが生じ、そのポールピース１１の先端部を平歯車形状のセンサロータ２に対向させると、そのセンサロータ２に磁束ａが通って磁石１２に戻る回路となる。

このため、図７（ａ）に示すように、ポールピース１１がセンサロータ２の歯形部２ａに対向した時と、同（ｂ）に示すように、ポールピース１１がセンサロータ２の歯形部２ａ間に対向した時とでは、両者間のギャップｇが異なり（前者が後者に対し狭い）、前者は後者に対し磁気抵抗が小さい。このギャップｇの変化により、磁気抵抗が変化して、磁束ａの強弱（変化）が生じ、その変化（磁束変化）に基づきコイル１４に電圧(電流)を発生させ、その電圧(電流)変化を電気信号として、引出端子５を介してケーブル６によりＡＢＳの制御器などの外部に出力する。

また、半導体式車輪速センサＰには、センサロータ２にその回転中心外側全周に亘ってＮ極とＳ極をその周方向に交互に配置したものが使用され、そのセンサロータ２の回転に基づく、半導体式車輪速センサＰへのそのＮ極とＳ極との交互の対向によるその磁力変化をＩＣチップで検出し、その検出信号を電気信号として、ケーブルによりＡＢＳの制御器などの外部に出力する。

ところで、近年、自動車の高性能化につれ、車輪速の検出精度も高いものが要求され、そのためには磁束変化を大きくする必要がある。この磁束変化量を大きくする手段として、従来の電磁ピックアップ式車輪速センサＰでは、磁石の起磁力を大きくしたり、センサロータ２を大きくしている。
その磁石１２の起磁力を高める手段は、一般には、磁石の大型化を図るか、高磁化を図ることとなる。しかし、前者は、車輪速センサＰが大型化して、今日の小型化傾向に反することとなり、後者は、高価なものとなって、コストアップに繋がる。また、センサロータ２の大型化も、センサ装置全体の大型化に繋がり、やはり今日の小型化傾向に反することとなる。

また、ポールピースの形状、例えば、その先端部を二又状とする等の工夫をすることにより、磁束変化を大きくすることも考えられるが、その形状が複雑となり、切削加工しか対応できない等の理由により、コスト高となる。

さらに、そのポールピース１１とセンサロータ２のギャップｇは、車輪速センサＰの取付位置が変化すると変化するため、その取付態様に大きく影響される。このため、その取付態様によっては、ギャップｇが大きくなって、センサロータ２と磁石１２との間の磁気抵抗が大きくなり、これにより、ポールピース１１を通る磁束ａが小さく(弱く)なって、結果、センサロータ２の回転による磁束変化量が小さくなり、コイル１４に十分な出力を得ることができない場合が生じる。すなわち、検出精度の低下を招く。

この発明は、安価な電磁ピックアップ式回転検出センサにおいて、磁石の磁化度の向上及びポールピースの形状工夫以外の手段で磁束変化量を高めることを課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、センサロータに、半導体式回転検出センサに使用している「回転中心外側全周に亘ってＮ極とＳ極をその周方向に交互に配置したもの(以下、「磁石式センサロータ」という)」を使用することとしたのである。
すなわち、半導体式回転検出センサにおける磁石式センサロータは、各磁石により回転検出用磁束そのものを発生させ、回転により、その磁束を変化させるものであるのに対し、この発明における電磁ピックアップ式回転検出センサにおける磁石式センサロータは、各磁石の回転により、センサ側の磁石による検出用磁束を変化させるようにしたのである。

このように、電磁ピックアップ式回転検出センサに磁石式センサロータを使用すれば、そのセンサ内の磁石から生じた磁束は、ポールピースを通ってセンサロータに向かい、そのセンサロータを通過してセンサ内の磁石に戻る。このとき、そのセンサロータを通る磁束には、センサロータのＮ極とＳ極が交互に働いて、その磁束を弱めたり、強めたりする。このため、その磁束は大きく変化し、その結果、コイルの出力も大きくなって、検出精度は向上する。

この発明は、以上のように、磁石式センサロータにより、磁束変化を大きくしたので、電磁ピックアップ式回転検出センサにおいて、大きな起磁力の磁石を使用せず、また大きなセンサロータを使用せず、大型化を招くことなく、コンパクトなもので、高い検出精度を得ることができる。

この発明の一実施形態としては、磁石からポールピースを通り、そのポールピースの先端から前記磁石に戻る磁束を生じさせ、その磁束の変動をコイルを介し電気信号として出力する電磁ピックアップ式回転検出センサと、回転中心外側全周に亘ってＮ極とＳ極をその周方向に交互に配置したセンサロータとからなり、そのセンサロータのＮ極とＳ極の配置部に前記回転検出センサのポールピース先端を対向させた構成を採用できる。

この構成において、上記回転検出センサのコイルの外側に、上記磁束を磁石に戻すポールピースを設ければ、そのポールピースに磁束が収斂されるため、センサロータから磁石に磁束が円滑に導かれ、磁気抵抗が小さくなるとともに、そのポールピースとの間においてもギャップの変化が生じる。このため、磁束が弱まり難くなる上に、その磁束変化は大きくなり、コイルの出力も大きくなって、検出精度は向上する。また、磁束が収斂されるため、磁束密度も高くなり、センサの取付態様の影響も少なくなる。

このとき、上記コイル内外のポールピースをセンサロータの回転方向に並べた態様にするとよい。この態様が、各ポールピースにおいて、磁気抵抗が最も小さくなり、また、磁束変動も最も大きいものとなる。このため、検出精度も向上する。さらに、ポールピースのピッチをセンサロータのＮ極とＳ極の配列ピッチと同じにすれば、磁束変動量が大きくなって、より好ましい。

これらの回転検出センサ装置は、従来と同様に、自動車などの車輪速センサ装置、エンジン回転数センサ装置などとして使用し得るが、例えば、車輪用ハブに磁石式センサロータを同一心に取付け、ハブキャップにはそれらの電磁ピックアップ式回転検出センサを取付けたものにおいては、その回転検出センサを、その長さ方向を前記車輪用ハブの軸心方向に対し直交させたものとすることができる。

一実施例を図１に示し、この実施例の回転検出センサＰは、その検出部が、ホルダー（ボビン）１０の内部に、中心軸方向のポールピース１１、磁石１２、ヨーク１３を内装し、そのホルダー１０の外側に、ポールピース１１に対応してコイル１４を巻回して構成されている。そのコイル１４の端は引出端子５に接続され、その引出端子５はホルダー１０の樹脂成形時にインサートされる。

この検出部付きホルダー１０は、金属製円筒形ケーシング１５に挿入して装填されるとともに、その後部がケーシング１５の開口部(図下端)に嵌合して突出する。引出端子５には出力線（ケーブル）６が接続され、開口部周囲をシールした後、それを金型内に装填してそのキャビティに樹脂を射出することにより、ケーシング開口部とホルダー１０露出部の全周を両者に亘って樹脂被覆（モールド被覆）１６されている。

この回転検出センサＰに対向するセンサロータ２２には、その回転中心外側縁全周に亘ってＮ極とＳ極をその周方向に交互に配置した磁石式のものが使用される。このため、回転検出センサＰ内の磁石１２から生じた磁束ａは、ポールピース１１を通って磁石式センサロータ２２に向かい、そのセンサロータ２２を通過してセンサＰ内の磁石に戻るが、そのセンサロータ２２を通る磁束ａには、センサロータ２２のＮ極とＳ極が交互に働いて、その磁束ａを弱めたり、強めたりする。このため、その磁束ａは大きく変化し、コイル１４の出力も大きくなって、検出精度は向上する。

図２には他の実施例を示し、この実施例の回転検出センサＰは、コイル１４の外側にもポールピース２１を設けたものであり、磁石１２からの磁束ａは、中心のポールピース１１を通って、センサロータ２２に至り、そのセンサロータ２２から外側のポールピース２１を通って磁石１２に至る回路(磁束回路ａ)を形成する。各ポールピース１１，２１の間隔(ピッチ)ｔ₁は、センサロータ２２のＮ極とＳ極の配列ピッチｔ₂と同じに設定されている。外側ポールピース２１とヨーク１３は一体物とし得る。

この磁気回路ａにおいて、いずれの回転状態においても、両ポールピース１１、２１が異なる極（Ｎ極かＳ極）に臨むため、磁気抵抗は、図６、図７の従来例に比べれば、小さくなり、また、センサロータ２２とポールピース１１、２１間の各ギャップｇに略同時に変化が生じるため、コイル１４に生じる電圧(電流)が大きくなる。すなわち、十分な出力を得ることができる。この出力は電気信号として、引出端子５を介してケーブル６により外部に導かれる。

なお、ポールピース２１の数及び位置は、この発明の作用効果を発揮する限りにおいて、図3に示すように、１本でも良く、また、必要に応じて3本以上と任意である。さらに、ポールピース２１は、この発明の作用効果を発揮する限りにおいて、コイル１４を囲む円筒状、半円筒状などと棒状に限定されない。

これらの回転検出センサＰは、従来と同様に、自動車などの車輪速センサ、エンジン回転数センサ等として使用し得るが、車輪速センサにあっては、例えば、図４、図５に示すように、車輪用ハブ２０に磁石式センサロータ２２を同一心に取付け、ハブキャップ２３にはその電磁ピックアップ式回転検出センサＰを取付けた構造を採用できる。

このとき、同図に示すように、その回転検出センサＰを、その長さ方向を車輪用ハブ２０の軸心方向ｃに対し直交させたものとすることができる。このようにすれば、同図から理解できるように、各ポールピース１１、２１とセンサロータ２２内面とのギャップｇを極力狭くすることができるため、磁気回路ａが短くなって、磁気抵抗が最も小さくなる。このため、検出精度も向上する。

一実施例の一部切断側面図 他の実施例の一部切断側面図 他の実施例の概略一部切断側面図 他の実施例の車輪速センサとしての一取付態様の一部切断正面図 同拡大切断側面図 従来例の一部切断側面図 同作用図

符号の説明

２、２２ センサロータ
１０ ホルダー（ボビン）
１１、２１ ポールピース
１２ 磁石
１３ ヨーク
１４ コイル
２０ 車輪用ハブ
２３ ハブキャップ
Ｐ 回転検出センサ（車輪速センサ）
ａ 磁束
ｇ ギャップ
ｔ₁ ポールピースのピッチ（間隔）
ｔ₂ センサロータのＮ極とＳ極の配列ピッチ

Claims (5)

1. 磁石１２からポールピース１１を通り、そのポールピース１１の先端から前記磁石１２に戻る磁束ａを生じさせ、その磁束ａの変動をコイル１４を介し電気信号として出力する電磁ピックアップ式回転検出センサＰと、回転中心外側全周に亘ってＮ極とＳ極をその周方向に交互に配置したセンサロータ２２とからなり、そのセンサロータ２２のＮ極とＳ極の配列部に前記回転検出センサＰのポールピース１１先端を対向させたことを特徴とする回転検出センサ装置。
2. 上記回転検出センサＰのコイル１４の外側に、上記磁束ａを磁石１２に戻すポールピース２１を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転検出センサ装置。
3. 上記コイル１４の内外のポールピース１１、２１を上記センサロータ２２の回転方向に並べたことを特徴とする請求項２に記載の回転検出センサ装置。
4. 上記ポールピース１１、２１のピッチｔ₁を上記センサロータ２のＮ極とＳ極の配列ピッチｔ₂と同じにしたことを特徴とする請求項３に記載の回転検出センサ装置。
5. 車輪用ハブ２０にセンサロータを同一心に取付け、ハブキャップ２３には回転検出センサを取付けた車輪速センサ装置において、
   上記センサロータ及び回転検出センサを請求項１乃至４のいずれかに記載のセンサロータ２２及び回転検出センサＰとし、かつ、その回転検出センサＰを、その長さ方向を上記車輪用ハブ２０の軸心方向ｃに対し直交させたことを特徴とする車輪速センサ装置。

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