JP2010133943A - インデックスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングシャフトの回転により大きな磁束密度の変化を発生させ、十分なマージンを有するインデックスセンサを提供する。
【解決手段】ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの回転基準位置の検出に用いられる磁束を発生させる磁石と、前記磁石からの磁束密度を検出する磁気センサとを備え、前記磁石からの磁束密度の変化に基づき前記ステアリングシャフトの回転基準位置を検出するインデックスセンサにおいて、前記磁石と前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトが回転基準位置にあるとき、前記磁石の極軸と前記磁気センサの検出軸とが、ｘｙ平面視またはｘｚ平面視において交差するように設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリングシャフトの回転基準位置を検出するインデックスセンサに関するものである。

従来から、ステアリングシャフトの回転に伴って回転基準位置を生成するインデックスセンサが知られている。この従来技術を図１４に示す。

図１４に示すように、従来のインデックスセンサ１０１は、ステアリングシャフト１０２の中心とずれた位置に取り付けられた透磁率の大きいヨーク１０３と、ステアリングシャフト１０２に対して極軸１４１が直交するように、ヨーク１０３の近傍に配置された磁石１０４と、その磁石１０４の極軸方向の磁束密度の変化を検出するように、ヨーク１０３と磁石１０４との間に配置された磁気センサ１０５と、その磁気センサ１０５に接続され、予め設定された閾値と磁気センサ１０５からの検出値とを比較し、検出値が閾値を超えたとき、基準位置信号を出力するコンパレータ１０６とで構成される。磁気センサ１０５は、その検出軸１５１が極軸１４１と同一方向を向くように配置される。

ここで、極軸とは磁石の方向、すなわちＮ極とＳ極を結ぶ線分方向を意味する。

また、磁気センサ１０５とコンパレータ１０６に代えて、磁気センサ１０５とコンパレータ１０６とを内蔵したホールスイッチ（図示せず）で構成してもよい。

次に、インデックスセンサ１０１による回転基準位置の検出を説明する。

図１５は、インデックスセンサ１０１の動作原理を説明する図であり、図１６は、インデックスセンサ１０１の磁気センサ１０５およびコンパレータ１０６の出力をステアリングシャフト１０２の回転角度毎にプロットした図である。

ステアリングシャフト１０２が回転基準位置にあるときは、図１５（ｂ）に示すように、ヨーク１０３が磁石１０４にもっとも近接した状態となっており、磁束１４２が透磁率の大きいヨーク１０３に集中するので、磁気センサ１０５で検出される磁束密度が最大となる。

一方、ステアリングシャフト１０２が回転基準位置からずれ、左右（±４０°程度）に回転したときは、図１５（ａ）に示すように、ヨーク１０３が磁石１０４の極軸１４１とずれるので、ヨーク１０３に集中する磁束１４２は磁石１０４の対極（図ではＳ極）に向かうようになり、磁気センサ１０５で検出される磁束密度が減少する。回転基準位置からの回転角度がある程度大きくなると、ヨーク１０３に集中する磁束１４２が減少するため、磁気センサ１０５で検出される磁束密度は下がり、一定の値となる。

このようにして、ステアリングシャフト１０２の回転に対しての磁気センサ１０５の検出値は、図１６（ａ）のように変化する。コンパレータ１０６は、その検出値とコンパレータ１０６に予め設定した閾値とを比較して、検出値が閾値を超えたとき、基準位置信号を出力する。

閾値は、図１６（ａ）の破線で示すように、温度特性などによって変化する磁束密度の変化量を無視し、ヨーク１０３が磁石１０４に近接したときのみ基準位置信号を出力するような値に設定する。

閾値に対してのコンパレータ１０６の出力は、図１６（ｂ）となり、コンパレータ１０６の出力からヨーク１０３の近接を知ることができるため、ヨーク１０３が近接したときのステアリングシャフト１０２の回転位置を回転基準位置として検出することができる。

ステアリングシャフトの回転に伴って回転基準位置を生成するインデックスセンサとしては、ステアリングロールコネクタ及び舵中立位置検出装置が特許文献１に記載されている。これは、ステアリングホイールと共に回転するリテーナ３０に設けられた磁性を有する突出片５２が、ステアリングホイールが中立位置に達したとき磁気センサ５６により検出され、ステアリングホイールが中立位置に達したことが検知されるものである。

特開２００１−１６５６０７号公報

しかしながら、上述したインデックスセンサ１０１では、以下の不具合がある。

磁気センサ１０５は、磁石１０４に近接して配置される。そして、磁気センサ１０４の検出方向（検出軸１５１）と、磁石１０４から発する磁束１４２の方向が同じであるため、ヨーク１０３が磁気センサ１０５に近接していないときでも、磁気センサ１０５からは比較的大きな値が出力されている。このため、ヨーク１０３が近接しても磁束密度の変化は小さい。

このため、磁石１０４の温度特性による磁束密度の変動や、製造公差による磁束密度の変化に対してマージンが少ないという問題点がある。つまり、温度特性などの磁束密度の変動によっても磁気センサ１０５からの検出値がコンパレータ１０６に設定した閾値を超え、コンパレータ１０６が基準位置信号を出力してしまい、正しい回転基準位置が得られないことがある。

そこで、本発明の目的は、大きな磁束密度の変化を発生させ、十分なマージンを有するインデックスセンサを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの回転基準位置の検出に用いられる磁束を発生させる磁石と、前記磁石からの磁束密度を検出する磁気センサとを備え、前記磁石からの磁束密度の変化に基づき前記ステアリングシャフトの回転基準位置を検出するインデックスセンサにおいて、前記磁石と前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトが回転基準位置にあるとき、前記磁石の極軸と前記磁気センサの検出軸とが、ｘｙ平面視またはｘｚ平面視において交差するように設けられていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。

また、本発明は、前記ステアリングシャフトに取り付けられたヨークを備え、前記磁石は、前記ステアリングシャフトに対して前記磁石の極軸がねじれの位置となるように配置され、前記磁気センサは、前記磁石の極軸に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するように配置されていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。

また、本発明は、前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトに対して前記磁石の極軸よりも近い位置又は遠い位置に配置されていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。

また、本発明は、前記磁石は、前記ステアリングシャフトに設けられ、前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトの長手方向において前記磁石の設けられている位置と異なる位置であって、前記ステアリングシャフトの近傍に設けられていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。

また、本発明は、前記磁石は、前記ステアリングシャフトの中心軸からずれた位置に設けられていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。

また、本発明は、前記磁石の極軸は、前記ステアリングシャフトの中心軸と交差することを特徴とするインデックスセンサを提供する。

また、本発明は、前記ステアリングシャフトの中心軸と前記磁石の極軸と前記磁気センサの検出軸は、同一平面にあることを特徴とするインデックスセンサを提供する。

また、本発明は、前記磁気センサは、前記磁石の極軸に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するように配置されていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。

また、本発明は、前記磁気センサの側方にヨークが設けられていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。

また、本発明は、前記磁気センサには、コンパレータが接続され、そのコンパレータは、予め設定された閾値と前記磁気センサからの検出値とを比較し、検出値が閾値を超えたとき、基準位置信号を出力することを特徴とするインデックスセンサを提供する。

また、本発明は、前記磁気センサと前記コンパレータとをまとめてホールスイッチで構成したことを特徴とするインデックスセンサを提供する。

本発明によれば、ヨークの近接により大きな磁束密度の変化を発生させ、十分なマージンを有するインデックスセンサが得られる。

本発明の第１の実施の形態に係るインデックスセンサの概略図である。 図１のインデックスセンサの動作原理を説明する図である。 図１のインデックスセンサを構成する磁石と磁気センサの配置構成の例を示す図である。 図４（ａ）は、図１のインデックスセンサの磁気センサの出力をステアリングシャフトの各回転角度毎にプロットした図であり、図４（ｂ）は、コンパレータの出力をステアリングシャフトの各回転角度毎にプロットした図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、磁石と磁気センサの高さ位置の調整を説明する図である。 図６（ａ）は、図５（ａ）の高さ位置における磁気センサの出力のオフセット値を示す図であり、図６（ｂ）は、図５（ｂ）の高さ位置における磁気センサの出力のオフセット値を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るインデックスセンサの概略図である。 本発明の第３の実施の形態に係るインデックスセンサの構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るインデックスセンサの配置を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係るインデックスセンサの動作原理を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るインデックスセンサを構成する磁石と磁気センサの配置の例を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係るインデックスセンサの構成を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係るインデックスセンサの構成を示す図である。 従来のインデックスセンサの概略図である。 従来のインデックスセンサの動作原理を説明する図である。 図１６（ａ）は、従来のインデックスセンサの磁気センサの出力をステアリングシャフトの各回転角度毎にプロットした図であり、図１６（ｂ）は、コンパレータの出力をステアリングシャフトの各回転角度毎にプロットした図である。

以下、本発明の構成を添付図面に従って説明する。

［第１の実施の形態］
図１に、本発明の第１の実施の形態に係るインデックスセンサの概略図を示す。

図１に示すように、インデックスセンサ１は、ステアリングシャフト２に取り付けられた透磁率の大きいヨーク３と、ステアリングシャフト２に対して極軸がねじれの位置となるように、ヨーク３の近傍に配置された磁石４と、その磁石４の極軸４１に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するように配置された磁気センサ５と、その磁気センサ５に接続されたコンパレータ６とで構成される。

ここで、図１に示すステアリングシャフト２の位置を、回転基準位置とする。ステアリングシャフト２が回転基準位置にあるとき、ステアリングシャフト２の中心とヨーク３と磁気センサ５とが一直線上になるようにそれぞれ配置されている。また、図１に示すように、ステアリングシャフト２の中心軸をｚ軸、このｚ軸と垂直に交わる平面の２軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸とした。したがって、図１は、ｘｙ平面視におけるインデックスセンサ１の構成を示している。

ステアリングシャフト２は、透磁率の小さい材料で構成するとよい。また、ステアリングシャフト２は、図示しないステアリングに接続されている。

ヨーク３は、ステアリングシャフト２の中心から極力ずれた位置に設けられる。これは、ヨーク３をステアリングシャフト２の中心に近い位置に設置すると、ステアリングシャフト２の回転によるヨーク３と磁石４との距離の変化が小さくなり、磁束密度の変化が小さくなるためである。磁束密度の変化が小さくなると、回転基準位置の特定が困難となる。なお、ヨーク３は、図１ではステアリングシャフト２の内部に設けられているが、ステアリングシャフト２の外部に設けることもできる。

磁気センサ５は、ヨーク３が磁石４に接近したときに変化する磁石４の極軸４１の方向に対して垂直な方向の磁束密度を検出するものである。また、磁気センサ５は、例えば、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ホール素子からなる。

ここで、磁気センサ５は、磁石４の極軸４１に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するよう、検出軸５１が極軸４１に対して略直角方向となるように設けられる。このとき、検出軸５１はｘ軸方向を向いており、極軸４１はｙ軸方向を向いている。すなわち、本実施の形態において、検出軸５１と、極軸４１とは、ｘｙ平面視において交差するよう設けられる。

コンパレータ６は、予め設定された閾値と磁気センサ５からの検出値とを比較し、検出値が閾値を超えたとき、基準位置信号を出力する。基準位置信号は、アナログ信号で出力してもよいが、デジタル信号で出力した方が制御し易いという利点がある。

閾値は、磁束密度が温度特性などによって減少したり、増加したりしても、ヨーク３が磁石４に近接したときのみ基準位置信号を出力するように、磁束密度の上限および下限から十分なマージンを持たせた値に設定する。

次に、インデックスセンサ１の作用について図２、３、４を用いて説明する。

図２は、インデックスセンサ１の動作原理を説明する図であり、図３は、インデックスセンサ１を構成する磁石４と磁気センサ５の配置構成の例を示す図であり、図４は、インデックスセンサ１の磁気センサ５およびコンパレータ６の出力をステアリングシャフト２の各回転角度毎にプロットした図である。ただし、図４の縦軸の磁束密度は、最大値が１になるように規格化している。

ステアリングシャフト２が、図１に示した回転基準位置にあるとき、すなわちステアリングシャフト２の回転角が０°のときには、図２（ｂ）に示すように、ヨーク３が磁石４に近接し、磁束４２がヨーク３に引き寄せられ、磁気センサ５の検出軸５１の方向に磁路が形成されるため、磁気センサ５からの出力が最大となる。

一方、ステアリングシャフト２が左右（±４０°程度）に回転して回転基準位置からずれるときは、図２（ａ）に示すように、磁石４からの磁束４２は磁気センサ５の検出軸５１に対して垂直な方向に発生している。

このように、回転基準位置からの回転角度がある程度大きくなると、ヨーク３を通る磁束４２がほとんどなくなり、磁気センサ５の出力は十分小さな値（≒ゼロ）となる。

例えば、図３に示すように、ステアリングシャフト２が回転基準位置にあるとき、すなわちステアリングシャフト２の回転角が０°のときのヨーク３から磁石４の上面までの距離ｄ１＝１．８ｍｍとし、磁石４の中心と磁気センサ５が備える磁束を検出する磁束検出部との間の距離をｓ＝０．０ｍｍとして測定すると、ステアリングシャフトの回転による磁束密度は、図４（ａ）に示すように、回転基準位置（ステアリングシャフト２の回転角が０°）付近で大きく変化する。

これをコンパレータ６により、予め定めた閾値（例えば、図４（ａ）の破線）で判定すると、図４（ｂ）に示すような出力となり、十分なマージンをもって回転基準位置を得ることができる。

以上要するに、本発明のインデックスセンサ１によれば、ステアリングシャフト２の近接により大きな磁束密度の変化が得られ、コンパレータ６に設定する閾値に対して大きなマージンが得られる。また、閾値に対して大きなマージンが得られるので、閾値をより高くして回転基準位置を精度よく特定することも可能である。

これは、透磁率の大きいヨーク３が、ステアリングシャフト２が回転基準位置にあるときに磁石４に近接し、磁束４２がヨーク３に引き寄せられ、磁気センサ５の検出軸５１の方向に磁路が形成され、磁気センサ５からの出力が最大となるためである。

また、磁石４を磁気センサ５の横に配置する構成のため、磁石４と磁気センサ５との高さ位置を調整することによって、磁気センサ５の出力のオフセット値を調整することができる。これにより、外乱要因によって磁気センサ５が磁束を感知したとしても、閾値まで達しないようにすることができインデックスセンサの安定性を向上することができる。

例えば、図５（ａ）に示す高さ位置から図５（ｂ）に示す高さ位置（ステアリングシャフト２に対して磁石４の極軸よりも遠い位置）へ調整することで、つまり、ステアリングシャフト２と磁気センサ５との距離を長くすることで、磁気センサ５の出力のオフセット値を図６（ａ）に示す０から図６（ｂ）に示す−ｘ（ｘ＞０）に調整することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２の実施の形態に係るインデックスセンサを図７に示す。上述の第１の実施の形態では、磁気センサ５とコンパレータ６の組み合わせで説明したが、この代わりに、図７に示すように、磁気センサ５とコンパレータ６を内蔵したホールスイッチ７を用いたインデックスセンサ６１としても、図１のインデックスセンサ１と同様に大きな磁束密度の変化が得られ、予め設定する閾値に対して大きなマージンが得られる。

［第３実施形態］
図８は、本発明の第３の実施の形態に係るインデックスセンサの構成を示す図であり、図９は第３の実施の形態に係るインデックスセンサの配置を示す斜視図である。なお、図８、図９において、第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態と共通する構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図８に示すように、本実施の形態に係るインデックスセンサ７１は、ステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２に設けられた磁石４と、ステアリングシャフト２の近傍に配置された磁気センサ５と、磁気センサ５に接続されたコンパレータ６とから構成される。

ここで、図８に示すステアリングシャフト２の位置を、回転基準位置とする。ステアリングシャフト２が回転基準位置にあるとき、ステアリングシャフト２の中心と磁石４とが一直線上になるように配置されている。また、図８に示すように、ステアリングシャフト２の中心軸をｚ軸、このｚ軸と垂直に交わる平面の２軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸とした。したがって、図８は、ｘｚ平面視におけるインデックスセンサ７１の構成を示している。

磁石４は、ステアリングシャフト２の中心軸からずれた位置に、ステアリングシャフト２の半径方向と磁石４の極軸４１とが略同一方向となり、磁石４の極軸４１がステアリングシャフト２の中心軸と交差するように設けられる。すなわち、図８に示すように、ステアリングシャフト２の中心軸から、ステアリングシャフト２の半径方向に距離ｄずれた位置に磁石４が設けられる。これは、磁石４をステアリングシャフト２の中心に近い位置に設けると、ステアリングシャフト２の回転による磁石４と磁気センサ５との距離の変化が小さくなり、ステアリングシャフト２の回転に伴う磁気センサ５における磁束密度の変化が小さくなるためである。磁束密度の変化が小さくなると、回転基準位置の特定が困難となる。このとき、磁石４は、ステアリングシャフト２の半径方向の外側がＮ極、内側がＳ極となるように設けられる。

磁気センサ５は、ステアリングシャフト２の回転角が０°のとき、すなわち回転基準位置においてステアリングシャフト２の磁石４が設けられている面に相対して、ステアリングシャフト２の近傍に設けられる。ステアリングシャフト２の長手方向における磁気センサ５が設けられる位置は、磁石４が設けられている位置と異なる位置とする。すなわち、ステアリングシャフト２の長手方向において、磁気センサ５が取付けられている位置は、磁石４が取付けられている位置とオフセットさせた位置とする。このとき、磁気センサ５は、検出軸５１が磁石４の極軸４１に対して略垂直方向となるように設けられる。

ここで、ステアリングシャフト２の中心軸と交差するように設けられる磁石４の極軸４１の方向が図８におけるｘ軸であると定義すると、磁気センサ５と、磁石４と、ステアリングシャフト２の中心軸はいずれもｘｚ平面に設けられる。すなわち、本実施の形態において、磁気センサ５と、磁石４と、ステアリングシャフト２の中心軸は同一平面にある。

そして、磁気センサ５の検出軸５１と、磁石４の極軸４１とはｘｚ平面視において交差するように設けられる。

本発明の実施の形態に係るインデックスセンサ７１における、磁石４と、磁気センサ５の配置を図９に示す。図９に示すように、磁石４は、ステアリングシャフト２の半径方向と、磁石４の極軸４１とが略同一方向となるよう取付けられる。磁気センサ５は、ステアリングシャフト２の回転基準位置において、ステアリングシャフト２の磁石４が取付けられている面に相対し、ステアリングシャフト２の長手方向において、磁石４が取付けられている位置とオフセットさせた位置に設けられる。

本実施の形態においては、ステアリングシャフト２の長手方向において、磁石４が取付けられている位置とオフセットさせた位置に磁気センサ５を設けることにより、磁気センサ５をよりステアリングシャフト２に近接して設けることが可能となる。このため、ステアリングシャフト２の周方向の占有領域が少ないインデックスセンサを得ることが可能となる。

本実施の形態においては、上述のように磁石４と、磁気センサ５とが、ステアリングシャフト２の長手方向においてオフセットした位置に配置されたとしても、後に説明する本実施の形態に係るインデックスセンサの動作原理により、回転基準位置検出の精度になんら影響を及ぼすものではない。

（第３実施形態の動作原理）
次に、本発明の第３実施形態に係るインデックスセンサ７１の動作原理について図１０を用いて説明する。

インデックスセンサ７１において、磁石４は、ステアリングシャフト２の半径方向の外側がＮ極、内側がＳ極となるよう配置されている。磁石４からは、Ｎ極からＳ極の方向に向かって磁束４２が発生している。従って、図１０（ａ）に示すように、ステアリングシャフト２が回転基準位置にあるときには、磁石４が磁気センサ５に近接し、磁束４２が磁気センサ５を、検出軸５１と同じ方向に通る。このため、磁気センサ５の検出軸５１と同じ方向を通る磁束４２の磁束密度が最大となり、磁気センサ５からの出力が最大となる。

一方、ステアリングシャフト２が回転基準位置からずれたときには、図１０（ｂ）に示すように、磁石４はステアリングシャフト２と共に回転し、磁気センサ５と遠く離れた位置とされる。従って、磁石４のＮ極からＳ極に向かう磁束４２は磁気センサ５をほとんど通らなくなり、磁気センサ５の検出軸５１と同じ方向を通る磁束密度が低下し、磁気センサ５の出力も低下する。

上記説明した動作原理により、本実施の形態においても、図４に示すのと同様の効果が得られる。例えば、図１１に示すように、磁石４が回転基準位置にあるとき、すなわちステアリングシャフト２の回転角が０°のときの磁石４の中心から磁気センサ５の磁束検出部までの距離ｄ２を２ｍｍ、回転基準位置における磁石４の表面から磁気センサ５までの距離ｄ３を２．５ｍｍとして測定すると、図４（ａ）と同様の磁束分布が得られる。

これをコンパレータ６により、予め定めた閾値（例えば、図４（ａ）の破線）で判定すると、図４（ｂ）に示すような出力となり、マージン、すなわち、磁石４が磁気センサ５の遠方にあるときの磁気センサ５の出力と閾値の差、および磁石４が磁気センサ５に近接した時の磁気センサ５の出力と閾値との差が十分大きいため、安定して回転基準位置を得ることができる。

これは、ステアリングシャフト２が回転基準位置にあるときに磁石４と磁気センサ５とが近接し、磁気センサ５の検出軸５１の方向に磁束４２による磁路が形成され、磁気センサ５からの出力が最大となるためである。

（第３実施形態の効果）
本発明の第３実施形態に係るインデックスセンサ７１にあっては、ステアリングシャフト２の長手方向において、磁石４が取付けられている位置とオフセットさせた位置に磁気センサ５を配置したことにより、ステアリングシャフト２の周方向での磁気センサ５の占有領域を小さくでき、インデックスセンサ７１の小型化が可能となる。

これにより、図１４に示すような従来のインデックスセンサ１０１において見られる問題、すなわち、磁石１０４の磁極１４１と、磁気センサ１０５の検出軸１５１とが同一方向となるよう配置されることによりインデックスセンサ１０１がステアリングシャフト１０２の周方向に占める領域が大きくなるという問題が解決されるという効果が得られる。

（第３実施形態の変形例）
本発明の第３実施形態においては、ステアリングシャフト２が回転基準位置にあるときに、ステアリングシャフト２に取付けられた磁石４から放出される磁束４２の、検出軸５１の方向の磁束密度が磁気センサ５により検出され、ステアリングシャフト２の回転基準位置が得られる。そして、回転基準位置を安定して得るためには、マージン、すなわち、磁石４が磁気センサ５の遠方にあるときの磁気センサ５の出力と閾値の差、および磁石４が磁気センサ５に近接した時の磁気センサ５の出力と閾値との差を十分大きくする必要がある。

マージンを大きくするためには、磁気センサ５の遠方に磁石４があるときの検出軸５１方向の磁束密度が小さくなり、磁気センサ５に近接して磁石４があるときの検出軸５１の方向の磁束密度が大きくなるように磁気センサ５を配置すれば良い。

すなわち、本実施の形態において、磁気センサ５の配置は、検出軸５１が磁石４の極軸４１に対して垂直方向に限定されるものではなく、検出軸５１が極軸４１に対して所定の角度を有するように設置されていれば良い。例えば極軸４１に対する垂直方向を基準線である０°としたとき、検出軸５１と基準線が同一方向を向く、すなわち極軸４１に対して検出軸５１が垂直となるように配置される場合のみならず、検出軸５１が基準線となす角度θが＋４５°〜−４５°の範囲にあるように磁気センサ５が配置されれば、マージンを大きくすることが可能となり、本実施の形態が奏する効果を得ることができる。

このように、本実施の形態においては、磁気センサ５は、磁石４の極軸４１に対して、検出軸５１が所定の角度を有するように設置されてもよい。そして、所定の角度とは、より好適には、極軸４１に対する垂直方向を基準線である０°としたとき、基準線に対して＋４５°〜−４５°の範囲である。

以上要するに、本発明のインデックスセンサ７１によれば、ステアリングシャフト２に取付けられた磁石４の極軸４１に対して、検出軸５１が所定の角度を有するように磁気センサ５を配置構成したことで、ステアリングシャフト２の近接により磁気センサ５を通過する磁束密度の大きな変化が得られ、コンパレータ６に設定する閾値に対して大きなマージンが得られる。

また、閾値に対して大きなマージンが得られるので、閾値をより高くして回転基準位置を精度良く特定することも可能である。

［第４実施形態］
本発明の第４の実施の形態に係るインデックスセンサを図１２に示す。上述の第３の実施の形態では、磁気センサ５とコンパレータ６の組み合わせで説明した。しかし、本発明の実施の形態としては図１２に示すように、磁気センサ５とコンパレータ６を内蔵したホールスイッチ７を用いたインデックスセンサ８１としても良い。

ホールスイッチ７を用いることにより、図８に示すインデックスセンサ７１と同様に大きな磁束密度の変化が得られ、予め設定する閾値に対して大きなマージンが得られる。

［第５実施形態］
本発明の第５の実施の形態に係るインデックスセンサ９１を図１３に示す。

本発明の実施の形態としては、図１３に示すインデックスセンサ９１のように、磁気センサ５の側方にヨーク３を設置しても良い。

ヨーク３は、ステアリングシャフト２の中心軸と、磁石４と、磁気センサ５を含むｘｚ平面に、磁気センサ５のｚ軸方向の側方に設けられる。磁気センサ５に対してヨーク３が設けられる位置は、ステアリングシャフト２の中心軸と磁気センサ５とを結ぶ軸に関して、磁石４と軸対称の位置である。すなわち、ステアリングシャフト２の中心軸と磁気センサ５とを結ぶ軸に対し、磁石４が磁気センサ５よりもｚ軸負の方向に設けられる場合、ヨーク３は磁気センサ５よりもｚ軸正の方向に設けられる。磁石４が磁気センサ５よりもｚ軸正の方向に設けられるのであれば、ヨーク３は磁気センサ５よりもｚ軸負の方向に設けられる。

ヨーク３は透磁率の大きい材質から構成されている。従って、本実施の形態においては上述の構成により、磁石４が磁気センサ５に近接した時、図１３に丸印で示すように、磁石４から放出される磁束４２がヨーク３に引き寄せられ、磁気センサ５を通過する磁束４２により構成される磁界の変化を大きくすることができる。

これにより、本実施の形態においても、コンパレータ６が予め設定する閾値に対し、より大きなマージンを得ることが可能となる。

１，６１，７１，８１，９１…インデックスセンサ、２…ステアリングシャフト、３…ヨーク、４…磁石、５…磁気センサ、６…コンパレータ、７…ホールスイッチ、４１…極軸、４２…磁束、５１…検出軸、６１…基準位置信号。

Claims (11)

1. ステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトの回転基準位置の検出に用いられる磁束を発生させる磁石と、
   前記磁石からの磁束密度を検出する磁気センサとを備え、
   前記磁石からの磁束密度の変化に基づき前記ステアリングシャフトの回転基準位置を検出するインデックスセンサにおいて、
   前記磁石と前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトが回転基準位置にあるとき、前記磁石の極軸と前記磁気センサの検出軸とが、ｘｙ平面視またはｘｚ平面視において交差するように設けられていること
   を特徴とするインデックスセンサ。
2. 前記ステアリングシャフトに取り付けられたヨークを備え、
   前記磁石は、前記ステアリングシャフトに対して前記磁石の極軸がねじれの位置となるように配置され、
   前記磁気センサは、前記磁石の極軸に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインデックスセンサ。
3. 前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトに対して前記磁石の極軸よりも近い位置又は遠い位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインデックスセンサ。
4. 前記磁石は、前記ステアリングシャフトに設けられ、
   前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトの長手方向において前記磁石の設けられている位置と異なる位置であって、前記ステアリングシャフトの近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインデックスセンサ。
5. 前記磁石は、前記ステアリングシャフトの中心軸からずれた位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のインデックスセンサ。
6. 前記磁石の極軸は、前記ステアリングシャフトの中心軸と交差することを特徴とする請求項４または５に記載のインデックスセンサ。
7. 前記ステアリングシャフトの中心軸と前記磁石の極軸と前記磁気センサの検出軸は、同一平面にあることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載のインデックスセンサ。
8. 前記磁気センサは、前記磁石の極軸に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するように配置されていることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載のインデックスセンサ。
9. 前記磁気センサの側方にヨークが設けられていることを特徴とする請求項４から８のいずれか１項に記載のインデックスセンサ。
10. 前記磁気センサには、コンパレータが接続され、そのコンパレータは、予め設定された閾値と前記磁気センサからの検出値とを比較し、検出値が閾値を超えたとき、基準位置信号を出力することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のインデックスセンサ。
11. 前記磁気センサと前記コンパレータとをまとめてホールスイッチで構成したことを特徴とする請求項１０に記載のインデックスセンサ。

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