JP2014137297A - ストロークセンサ、これを備えたアクチュエータ及び後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良くストローク位置を検出できるストロークセンサ、これを備えたアクチュエータ及び後輪操舵装置を提供する。
【解決手段】ストロークセンサ６３は、可動鉄心５３と同行して往復動する第１及び第２マグネット８１，８２と、ロックハウジング４２に固定されて第１マグネット８１で作られる磁束の磁路となる一対の第１磁路形成部材８５及びその磁束を検出する第１磁気検出素子８６と、ロックハウジング４２に固定されて第２マグネット８２で作られる磁束の磁路となる一対の第２磁路形成部材９１及びその磁束を検出する第２磁気検出素子９２とを備える。そして、第１マグネット８１は、後輪転舵軸の軸線Ｘに沿った幅が該後輪転舵軸から離間するにつれて小さくなる三角形の板状に形成され、第２マグネット８２は、後輪転舵軸の軸線Ｘに沿った幅が該後輪転舵軸から離間するにつれて大きくなる三角形の板状に形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ストロークセンサ、これを備えたアクチュエータ及び後輪操舵装置に関する。

従来、旋回性能の向上等を目的として、運転者のステアリング操作による前輪の転舵に対応して後輪を転舵する四輪操舵（４ＷＳ）車両が提案されている。こうした四輪操舵車両に搭載される後輪操舵装置としては、軸方向移動することにより後輪を転舵させる後輪転舵軸と、後輪転舵軸を軸方向移動させる転舵軸駆動装置とを備えたものが知られている。そして、後輪操舵装置には、後輪転舵軸の軸方向移動を後輪の転舵角の中立位置で規制するロック装置が設けられたものがあり、例えば中高速走行時において所謂尻振り現象の発生が防止されている。

例えば特許文献１には、後輪転舵軸に対して接離する方向に移動（ストローク）可能なロックピンを備え、該ロックピンを後輪転舵軸に形成された溝部（凹部）に係合させることにより、該後輪転舵軸の軸方向移動を規制するロック装置が開示されている。また、このロック装置には、可変抵抗器を用いたストロークセンサが設けられており、ロックピンの位置（ストローク位置）を検出している（特許文献１、第３図参照）。詳しくは、このストロークセンサでは、抵抗体に対して接触する突起部がロックピンと同行移動可能に設けられており、接触部分での電圧値に基づいてロックピンのストローク位置が検出される。これにより、例えばロックピンが溝部から完全に離脱していない状態で後輪転舵軸が軸方向移動することが防止されている。

実開昭６１−６６０６６号公報

ところが、上記特許文献１のようなストロークセンサでは、ロックピンに設けられた突起部と抵抗体との間に摩擦力が作用するため、ロックピンのストローク量と抵抗体上での突起部のストローク量とが一致しないことがある。その結果、検出される電圧値がロックピンの実際のストローク位置に対応した適切な値からずれてしまい、ストローク位置の検出精度が低下するという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、精度良くストローク位置を検出できるストロークセンサ、これを備えたアクチュエータ及び後輪操舵装置を提供することにある。

上記課題を解決するストロークセンサは、往復動する検出対象のストローク位置を検出するものにおいて、マグネットと、前記マグネットとの間に間隔を空けて配置されるとともに該マグネットで作られる磁束の磁路となる磁路形成部材、及び前記磁路形成部材を通過する磁束を検出する磁気検出素子を有する検出部と、を備え、前記マグネット及び前記検出部のいずれか一方は、前記検出対象と同行して往復動可能に設けられるとともに、他方は前記検出対象の往復動によって該検出対象のストローク方向の位置が変化しない固定部材に設けられ、前記マグネットは、該マグネットの磁極面における前記磁路形成部材と対向する対向面積が前記検出対象のストローク範囲における一端位置から他端位置に向かうにつれて増加するように形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、磁路形成部材は、マグネットとの間に間隔を空けて配置されるため、マグネットと磁路形成部材とは互いに非接触となる。また、マグネットの磁極面における磁路形成部材との対向面積は、検出対象のストローク範囲における一端位置から他端位置に向かうにつれて増加するため、磁路形成部材を通過する磁束（磁束密度）は、検出対象のストローク位置に応じて変化する。したがって、検出対象のストローク位置に応じて磁気検出素子の出力信号が変化するため、該出力信号に基づいて検出対象のストローク位置を検出できる。このように上記構成では、磁路形成部材を通過する磁束を利用して非接触でストローク位置を検出することから、例えば可変抵抗器を用いた構成のように検出対象に対して接触部分がある場合に比べ、磁気検出素子の出力信号の値が検出対象の実際のストローク位置に対応した適切な値からずれ難くなる。これにより、ストローク位置の検出精度を向上させることができる。

上記ストロークセンサにおいて、第２マグネットと、前記第２マグネットとの間に間隔を空けて配置されるとともに該第２マグネットで作られる磁束の磁路となる第２磁路形成部材、及び前記第２磁路形成部材を通過する磁束を検出する第２磁気検出素子を有する第２検出部と、を備え、前記第２マグネット及び前記第２検出部のいずれか一方は、前記検出対象と同行して往復動可能に設けられるとともに、他方は前記固定部材に設けられ、前記第２マグネットは、該第２マグネットの磁極面における前記第２磁路形成部材と対向する対向面積が前記検出対象のストローク範囲における一端位置から他端位置に向かうにつれて減少するように形成されることが好ましい。

ここで、マグネットや磁路形成部材の温度が変化すると、磁路形成部材を通過する磁束量が変化するため、周囲温度の影響によりストローク位置の検出精度が低下する虞がある。この点、上記構成では、第２マグネットの磁極面における第２磁路形成部材との対向面積は、ストローク範囲の一端位置から他端位置に向かうにつれて減少するように形成されている。そのため、第２マグネットの磁極面における対向面積が検出対象の往復動に応じて増減する傾向は、マグネットの磁極面における対向面積が増減する傾向とは逆になる。すなわち、第２磁気検出素子の出力信号の変化傾向は、磁気検出素子の出力信号の変化傾向と逆になる。そのため、例えば磁気検出素子の出力信号と第２磁気検出素子の出力信号との差分に基づいてストローク位置を検出することで周囲温度の影響による各出力信号の変化を相殺でき、より精度良くストローク位置を検出できる。

上記課題を解決するアクチュエータは、往復動する可動部材と、前記可動部材を移動させる駆動部と、前記可動部材のストローク位置を検出する上記いずれかの構成のストロークセンサと、を備えたことを要旨とする。

上記構成によれば、可動部材のストローク位置を精度良く検出できるため、例えばアクチュエータの制御性を向上させることができる。
上記課題を解決する後輪操舵装置は、軸方向移動することにより後輪を転舵させる後輪転舵軸と、前記後輪転舵軸を軸方向移動させる転舵軸駆動装置と、前記後輪転舵軸の軸方向移動を規制可能なロック装置と、を備えたものにおいて、前記ロック装置は、前記後輪転舵軸に形成された係合凹部に係合可能な係合凸部を有するロック部材、及び前記ロック部材を往復動させて前記係合凸部を前記凹部に係脱させる上記構成のアクチュエータを有することを要旨とする。

上記構成によれば、精度良くストローク位置を検出できるため、例えば係合凸部が係合凹部から完全に離脱していない状態で後輪転舵軸が軸方向移動することをより確実に防止できる。

本発明によれば、精度良くストローク位置を検出できる。

四輪操舵車両の概略構成図。 第１実施形態のロック装置近傍の断面図。 第１実施形態のストロークセンサ近傍の拡大断面図。 第１実施形態のストロークセンサにおける可動鉄心の軸線と直交する断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。 （ａ），（ｂ）は第１実施形態の第１及び第２マグネットにおける磁極面の対向面積の変化を示す模式図。 第１及び第２磁気検出素子からの出力信号を示すグラフ。 第２実施形態のストロークセンサ近傍の拡大断面図。 第２実施形態のストロークセンサにおける可動鉄心の軸線と直交する断面図（図７のＢ−Ｂ断面図）。 図８の矢視Ｃ方向からのストロークセンサを示す平面図。 別例のストロークセンサ近傍の平面図。 別例のストロークセンサにおける可動鉄心の軸線と直交する断面図。

（第１実施形態）
以下、ストロークセンサ、これを備えたアクチュエータ及び後輪操舵装置の第１実施形態を図面に従って説明する。

図１に示すように、車両１には、前輪２Ｆを転舵する前輪操舵装置３と、後輪２Ｒを転舵する後輪操舵装置４とが搭載されている。すなわち、車両１は、運転者のステアリング操作による前輪２Ｆの転舵に対応して後輪２Ｒを転舵する四輪操舵（４ＷＳ）車両として構成されており、その旋回性能の向上等が図られている。

先ず、前輪操舵装置の機械的構成について説明する。
前輪操舵装置３は、ステアリングホイール１１が固定されるステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２の回転に応じて軸方向移動することにより前輪２Ｆの転舵角を変更する前輪転舵軸（ラック軸）１３とを備えている。なお、ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１側から順にコラム軸１４、中間軸１５、及びピニオン軸１６を連結してなる。また、前輪操舵装置３は、前輪転舵軸１３が往復動可能に挿通される略円筒状の前輪側ハウジング１７を備えている。

詳しくは、前輪転舵軸１３とピニオン軸１６とは、前輪側ハウジング１７内に所定の交叉角をもって配置されており、前輪転舵軸１３に形成されたラック歯１３ａとピニオン軸１６に形成されたピニオン歯１６ａとが噛合されることでラックアンドピニオン機構２１が構成されている。また、前輪転舵軸１３の両端には、その軸端部に設けられたボールジョイント２２を介してタイロッド２３がそれぞれ回動可能に連結されている。そして、タイロッド２３の先端は、前輪２Ｆが組み付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、前輪操舵装置３では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１２の回転がラックアンドピニオン機構２１により前輪転舵軸１３の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッド２３を介してナックルに伝達されることにより、前輪２Ｆの転舵角が変更される。

なお、前輪操舵装置３は、アシストモータ２５を駆動源としてコラム軸１４を回転駆動する所謂コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成されている。具体的には、アシストモータ２５は、ウォームアンドホイール等からなる減速機構２６を介してコラム軸１４に駆動連結されている。そして、アシストモータ２５の回転を減速機構２６により減速してコラム軸１４に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力としてステアリングシャフト１２に付与する構成になっている。

次に、後輪操舵装置の機械的構成について説明する。
後輪操舵装置４は、軸方向移動することにより後輪２Ｒの転舵角を変更する後輪転舵軸（ラック軸）３１と、後輪転舵軸３１を軸方向移動させる転舵軸駆動装置３２とを備えている。また、後輪操舵装置４は、後輪転舵軸３１が往復動可能に挿通される略円筒状の後輪側ハウジング３３を備えている。

詳しくは、転舵軸駆動装置３２は、その駆動源となる転舵モータ３４と、転舵モータ３４にウォームアンドホイール等の減速機構３５を介して駆動連結されるピニオン軸３６とを備えている。なお、本実施形態の転舵モータ３４には、ブラシレスモータが採用されている。後輪転舵軸３１とピニオン軸３６とは、後輪側ハウジング３３内に所定の交叉角をもって配置されており、後輪転舵軸３１に形成されたラック歯３１ａとピニオン軸３６に形成されたピニオン歯３６ａとが噛合されることでラックアンドピニオン機構３７が構成されている。また、後輪転舵軸３１の両端には、その軸端部に設けられたボールジョイント３８を介してタイロッド３９がそれぞれ回動可能に連結されている。そして、タイロッド３９の先端は、後輪２Ｒが組み付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、後輪操舵装置４では、転舵軸駆動装置３２の駆動に伴うピニオン軸３６の回転がラックアンドピニオン機構３７により後輪転舵軸３１の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッド３９を介してナックルに伝達されることにより、後輪２Ｒの転舵角が変更される。

また、後輪操舵装置４は、後輪２Ｒの転舵角の中立位置（車両１が直進する転舵角）で後輪転舵軸３１の軸方向移動を規制するロック装置４１を備えている。
図２に示すように、ロック装置４１は、後輪側ハウジング３３に対して後輪転舵軸３１の軸線Ｘ方向と直交する方向に突出する態様で固定されるロックハウジング４２を備えている。ロックハウジング４２は、ソレノイド４３が収容される有底円筒状のソレノイド収容部４４、及びソレノイド収容部４４の底部から後輪転舵軸３１と反対側に突出する有底円筒状の付勢部材収容部４５を有している。一方、後輪側ハウジング３３には、その内外周に貫通した貫通孔４６が形成されている。そして、ロックハウジング４２は、貫通孔４６と同軸上に配置されるようにソレノイド収容部４４の開口端が後輪側ハウジング３３に固定されている。

ソレノイド４３は、ソレノイド収容部４４内に固定される円環状の固定鉄心５１及びソレノイドコイル５２と、これら固定鉄心５１及びソレノイドコイル５２の内周側に収容される円柱状の可動鉄心５３とを備えている。可動鉄心５３の後輪転舵軸３１側の端部には、貫通孔４６を介して後輪側ハウジング３３内に挿入される円柱状の係合凸部５４が形成されている。一方、後輪転舵軸３１の外周面には、係合凸部５４が挿入可能な係合凹部５５が形成されている。そして、可動鉄心５３は、係合凸部５４が係合凹部５５に係合するロック位置（図２中、実線で示す可動鉄心５３の位置）と、係合凸部５４が係合凹部５５から離脱するアンロック位置（図２中、二点鎖線で示す可動鉄心５３の位置）との間で、後輪転舵軸３１の軸線Ｘと直交する方向、すなわち後輪転舵軸３１に対して接離する方向（可動鉄心５３の軸線Ｙ方向）に往復動（ストローク）可能となっている。なお、貫通孔４６の内周面には、係合凸部５４を可動鉄心５３の軸線Ｙ方向に往復動可能に支持するブッシュ（滑り軸受）５６が設けられている。

可動鉄心５３には、後輪転舵軸３１と反対側に突出してその一部が付勢部材収容部４５内に収容される円柱状の延出部５７が形成されている。延出部５７の先端には、フランジ部５９を有する有底円筒状の受け部材６０が固定されている。付勢部材収容部４５の内周面には、スナップリング等の支持部材６１が固定されている。そして、付勢部材収容部４５内には、支持部材６１と受け部材６０との間で自然長から圧縮された状態で配置されるコイルバネ等の付勢部材６２、及び可動鉄心５３のストローク位置を検出するためのストロークセンサ６３が収容されている。このストロークセンサ６３からは、後述するように可動鉄心５３のストローク位置に応じた出力信号Ｓ１，Ｓ２がＥＣＵ７１に出力される。

したがって、ロック装置４１では、付勢部材６２の付勢力によって可動鉄心５３がロック位置に移動し、係合凸部５４が係合凹部５５に係合することで、後輪転舵軸３１の軸方向移動が規制される。これに対し、ソレノイドコイル５２への通電により可動鉄心５３が固定鉄心５１に吸引されてアンロック位置に移動し、係合凸部５４が係合凹部５５から離脱することで、後輪転舵軸３１の軸方向移動の規制が解除される。つまり、本実施形態では、可動鉄心５３が検出対象、可動部材及びロック部材として機能し、固定鉄心５１及びソレノイドコイル５２が駆動部として機能し、ソレノイド４３がアクチュエータとして機能する。また、ロックハウジング４２は、可動鉄心５３の往復動に伴ってその軸線Ｙ方向の位置、すなわち可動鉄心５３のストローク方向の位置が変化しない固定部材として機能する。

次に、後輪操舵装置の電気的構成について説明する。
図１に示すように、後輪操舵装置４は、転舵軸駆動装置３２及びロック装置４１の作動を制御するＥＣＵ７１を備えている。ＥＣＵ７１には、車両１の車速ＳＰＤを検出する車速センサ７２、ステアリングホイール１１の操舵角θsを検出するステアリングセンサ７３、及び転舵モータ３４（ロータ）の回転角θmを検出する回転角センサ７４が接続されている。また、ＥＣＵ７１には、ロック装置４１のストロークセンサ６３が接続されており、このストロークセンサ６３から出力信号Ｓ１，Ｓ２が入力される。ＥＣＵ７１は、後述するように出力信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて可動鉄心５３のストローク位置をロック位置とアンロック位置との間で連続的に検出する。そして、ＥＣＵ７１は、これらの状態量に基づいて転舵軸駆動装置３２及びロック装置４１の作動を制御する。

詳述すると、ＥＣＵ７１は、車速ＳＰＤが所定車速未満の低速走行時（例えば、車庫入れ時等）には前輪２Ｆの転舵に対応して後輪２Ｒを転舵し、車速ＳＰＤが所定車速以上の中高速走行時には後輪２Ｒの転舵角を中立位置で保持する。

具体的には、ＥＣＵ７１は、車速ＳＰＤが所定車速未満であり、かつ可動鉄心５３がアンロック位置にあると判定した場合には、操舵角θsに応じて後輪２Ｒの目標転舵角を演算し、後輪２Ｒの実際の転舵角が目標転舵角となるように転舵モータ３４の作動を制御する。なお、本実施形態のＥＣＵ７１は、転舵モータ３４の回転角θmを、電気角以外に、後輪２Ｒの転舵角が中立位置にあるときの回転角θmを基準とした絶対角でも検出しており、この絶対角で検出された回転角θmに基づいて後輪２Ｒの実際の転舵角を推定している。また、ＥＣＵ７１は、可動鉄心５３がロック位置にあると判定した場合には、可動鉄心５３がアンロック位置に移動するようにソレノイド４３の作動を制御し、ロック装置４１による後輪転舵軸３１の軸方向移動の規制を解除してから転舵モータ３４を駆動する。

一方、ＥＣＵ７１は、車速ＳＰＤが所定車速以上であり、後輪２Ｒの転舵角が中立位置にない場合には、後輪２Ｒの転舵角が中立位置となるように転舵モータ３４の作動を制御する。そして、ＥＣＵ７１は後輪２Ｒの転舵角が中立位置になったと判定すると、可動鉄心５３がロック位置に移動するようにソレノイド４３の作動を制御し、ロック装置４１によって後輪転舵軸３１の軸方向移動を規制して後輪２Ｒの転舵角を中立位置に保持する。

次に、ストロークセンサによる可動鉄心のストローク位置の検出について説明する。
図２に示すように、ストロークセンサ６３は、マグネットとしての第１マグネット８１と、第２マグネット８２とを備えている。第１及び第２マグネット８１，８２は、可動鉄心５３の延出部５７における先端から後輪転舵軸３１と反対側にさらに突出して設けられた連結部８３に対してそれぞれ固定されており、可動鉄心５３と同行して往復動可能に設けられている。

詳しくは、図２〜図４に示すように、連結部８３は、四角柱状に形成されている。第１マグネット８１は、板状に形成され、連結部８３（可動鉄心５３）の軸線Ｙを含む平面と平行になる姿勢で、連結部８３における四角柱の側面から後輪転舵軸３１の軸線Ｘ方向一方側（図３中、右側）に突出するように該連結部８３に固定されている。そして、第１マグネット８１は、前記側面から突出している幅（側面からの距離）が後輪転舵軸３１から離間するにつれて一定割合で連続的に小さくなる略直角三角形の板状に形成されている。なお、第１マグネット８１の板厚は、その全体に亘って略一定に形成されている。そして、第１マグネット８１は、その板厚方向（軸線Ｘ及び軸線Ｙを含む平面と直交する軸線Ｚ）に沿った一方向に直線的に磁化されており、板厚方向の一方側の磁極面８１ａには第１の極性（例えばＮ極）のみが現れ、他方側の磁極面８１ａに第２の極性（例えばＳ極）のみが現れわれている。

第２マグネット８２は、板状に形成され、連結部８３の軸線Ｙを含む平面と平行になる姿勢で、連結部８３における四角柱の側面から後輪転舵軸３１の軸線Ｘ方向他方側（図３中、左側）に突出するように該連結部８３に固定されている。そして、第２マグネット８２は、前記側面から突出している幅が後輪転舵軸３１から離間するにつれて一定割合で連続的に大きくなる略直角三角形の板状に形成されている。なお、第２マグネット８２の板厚は、その全体に亘って略一定に形成されている。そして、第２マグネット８２は、第１マグネット８１と同様にその板厚方向に沿った一方向に直線的に磁化されており、板厚方向の一方側の磁極面８２ａには第１の極性のみが現れ、他方側の磁極面８２ａには第２の極性のみが現れわれている。

また、ストロークセンサ６３は、第１マグネット８１との間に間隔を空けて配置されるとともに第１マグネット８１で作られる磁束の磁路となる磁路形成部材としての一対の第１磁路形成部材８５と、第１磁路形成部材８５を通過する磁束を検出する磁気検出素子としての第１磁気検出素子８６と、付勢部材収容部４５の底部に固定された基板８７とを備えている。なお、本実施形態では、一対の第１磁路形成部材８５及び第１磁気検出素子８６によって検出部が構成されている。また、第１磁気検出素子８６には、ホール素子が用いられている。

詳しくは、図３及び図４に示すように、一対の第１磁路形成部材８５は、磁性体にて形成され、可動鉄心５３の軸線Ｙと直交する断面（図４参照）で見て、後輪転舵軸３１の軸線Ｘを挟んで対称な形状とされており、それぞれ第１磁気検出素子８６に接続されている。各第１磁路形成部材８５は、第１磁気検出素子８６に接続された基部８８、及び基部８８から、第１マグネット８１の板厚方向（軸線Ｚに沿った方向）の第１磁気検出素子８６と反対側に延びた後に後輪転舵軸３１の軸線Ｘに沿って第１マグネット８１側に延びた断面略Ｌ字の対向部８９を有している。各対向部８９は、第１マグネット８１の磁極面８１ａとの間に軸線Ｚに沿った方向のエアギャップを介在させて該磁極面８１ａと対向している。これにより、第１マグネット８１で作られる磁束は、対向部８９を介して各第１磁路形成部材８５に出入りする。なお、各対向部８９の磁極面８１ａと対向する部分は、軸線Ｚ方向の厚みが一定の平板状に形成されており、該磁極面８１ａとの間の前記エアギャップは、ストローク範囲全体に亘って略一定となっている。また、各第１磁路形成部材８５は、付勢部材収容部４５の内周に固定されている。つまり、一対の第１磁路形成部材８５及び第１磁気検出素子８６は、固定部材であるロックハウジング４２に固定されている。そして、第１磁気検出素子８６は、基板８７を介してＥＣＵ７１に接続されており、一対の第１磁路形成部材８５の基部８８間を通過する磁束の磁束密度に応じた電圧を示す出力信号Ｓ１をＥＣＵ７１に出力する。

また、ストロークセンサ６３は、第２マグネット８２との間に間隔を空けて配置されるとともに第２マグネット８２で作られる磁束の磁路となる一対の第２磁路形成部材９１と、第２磁路形成部材９１を通過する磁束を検出する第２磁気検出素子９２とを備えている。なお、一対の第２磁路形成部材９１及び第２磁気検出素子９２によって第２検出部が構成されている。また、第２磁気検出素子９２には、ホール素子が用いられている。

一対の第２磁路形成部材９１は、連結部８３を挟んで各第１磁路形成部材８５と対称な形状とされており、それぞれ第２磁気検出素子９２に接続されている。すなわち、各第２磁路形成部材９１は、各第１磁路形成部材８５と同様に、基部９３及び対向部９４を有している。また、各第２磁路形成部材９１は、付勢部材収容部４５の内周に固定されている。つまり、一対の第２磁路形成部材９１及び第２磁気検出素子９２は、ロックハウジング４２に固定されている。そして、第２磁気検出素子９２は、基板８７を介してＥＣＵ７１に接続されており、一対の第２磁路形成部材９１の基部９３間を通過する磁束の磁束密度に応じた電圧を示す出力信号Ｓ２をＥＣＵ７１に出力する。

ここで、上記のように第１マグネット８１は、後輪転舵軸３１の軸線Ｘに沿った幅が該後輪転舵軸３１から離間するにつれて一定割合で連続的に小さくなるため、第１マグネット８１の磁極面８１ａの対向部８９との対向面積は、図５（ａ）に示すように、可動鉄心５３がロック位置にある場合に最も小さくなる。そして、対向面積は可動鉄心５３が後輪転舵軸３１から離間するにつれて連続的に増加し、図５（ｂ）に示すように、可動鉄心５３がアンロック位置にある場合に最も大きくなる。つまり、ロック位置が可動鉄心５３のストローク範囲における一端位置に相当し、アンロック位置が他端位置に相当する。なお、図５では、説明の便宜上、磁極面８１ａ，８２ａにおける対向部８９，９４と対向している部分にハッチングを付している。したがって、第１磁路形成部材８５を通過する磁束量、すなわち第１磁気検出素子８６で検出する磁束密度は、可動鉄心５３のストローク位置がロック位置からアンロック位置に向かうにつれて徐々に大きくなる。これにより、第１磁気検出素子８６から出力される出力信号Ｓ１は、図６において一点鎖線で示すように、可動鉄心５３のストローク位置がロック位置からアンロック位置に向かうにつれて徐々に大きくなる。

また、上記のように第２マグネット８２は、後輪転舵軸３１の軸線Ｘに沿った幅が該後輪転舵軸３１から離間するにつれて一定割合で連続的に大きくなるため、第２マグネット８２の磁極面８２ａの対向部９４との対向面積は、図５（ａ）に示すように、可動鉄心５３がロック位置にある場合に最も大きくなる。そして、対向面積は可動鉄心５３が後輪転舵軸３１から離間するにつれて連続的に減少し、図５（ｂ）に示すように、可動鉄心５３がアンロック位置にある場合に最も小さくなる。したがって、第２磁路形成部材９１の基部９３での磁束密度は、可動鉄心５３のストローク位置がロック位置からアンロック位置に向かうにつれて徐々に小さくなる。そのため、第２マグネット８２の磁極面８２ａにおける対向面積が可動鉄心５３の往復動に応じて増減する傾向は、第１マグネット８１の磁極面８１ａにおける対向面積が増減する傾向とは逆になる。これにより、第２磁気検出素子９２から出力される出力信号Ｓ２は、図６において二点鎖線で示すように、可動鉄心５３のストローク位置がロック位置からアンロック位置に向かうにつれて徐々に小さくなる。すなわち、出力信号Ｓ２の変化傾向は、出力信号Ｓ１の変化傾向と逆になる。また、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２との差分（Ｓ２−Ｓ１）は、図６において実線で示すように可動鉄心５３のストローク位置がロック位置からアンロック位置に向かうにつれて徐々に小さくなる。

そして、ＥＣＵ７１は、このように出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２との差分がロック位置からアンロック位置に近づくにつれて徐々に小さくなることを踏まえ、この差分の大きさに基づいて可動鉄心５３のストローク位置をロック位置とアンロック位置との間で連続的に検出する。なお、本実施形態のＥＣＵ７１は、差分が所定のしきい値以上の場合には、可動鉄心５３がロック位置にあり、所定のしきい値未満の場合には、可動鉄心５３がアンロック位置にあると判定する。

次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）上記のように第１及び第２磁路形成部材８５，９１を通過する磁束を利用して非接触で可動鉄心５３のストローク位置を検出することから、例えば可変抵抗器を用いた構成のように可動鉄心５３に対して接触部分がある場合に比べ、出力信号Ｓ１，Ｓ２が可動鉄心５３の実際のストローク位置に対応した適切な値からずれ難くなる。これにより、可動鉄心５３のストローク位置の検出精度を向上させることができる。

（２）精度良くストローク位置を検出できるため、例えば係合凸部５４が係合凹部５５から完全に離脱していない状態で後輪転舵軸３１が軸方向移動することをより確実に防止できる。

（３）第２磁気検出素子９２から出力される出力信号Ｓ２の変化傾向が、第１磁気検出素子８６から出力される出力信号Ｓ１の変化傾向と逆になるようにストロークセンサ６３を構成し、ＥＣＵ７１が出力信号Ｓ１，Ｓ２の差分に基づいてストローク位置を検出するようにした。そのため、ストロークセンサ６３の周辺温度の影響による磁束（出力信号Ｓ１，Ｓ２）の変化が相殺され、より精度良くストローク位置を検出できる。

（４）第１及び第２マグネット８１，８２の磁極面８１ａ，８２ａと第１及び第２磁路形成部材８５，９１の対向部８９，９４との間のエアギャップがストローク範囲全体に亘って略一定となるように形成したため、第１及び第２磁路形成部材８５，９１を通過する磁束は、磁極面８１ａ，８２ａの対向面積の変化に対して高精度に変化するようになる。これにより、第１及び第２磁気検出素子８６，９２で検出される磁束密度をストローク位置の変化に応じて容易に精度良く変化させることができ、より一層検出精度を向上させることができる。

（５）第１及び第２マグネット８１，８２はそれぞれ一方向に直線的に磁化されたものであり、これら第１及び第２マグネット８１，８２の磁化方向の両側に、第１及び第２磁路形成部材８５，９１の対向部８９，９４を設けた。このように製造（磁化）の容易な第１及び第２マグネット８１，８２を用いることで、コストの低減を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態と上記第１実施形態との主たる相違点は、ストロークセンサの構成のみである。このため、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図７〜図９に示すように、第１マグネット８１は、平面形状が略二等辺三角形の板状に形成され、その板厚方向が後輪転舵軸３１の軸線Ｘと平行になり、二等辺三角形の底辺が後輪転舵軸３１側、頂角を形成する頂点が反後輪転舵軸３１側になる姿勢で連結部８３の側面に固定されている。つまり、第１マグネット８１は、平面視した幅（軸線Ｘ及び可動鉄心５３の軸線Ｙを含む平面と直交する軸線Ｚに沿った幅）が後輪転舵軸３１から離間するにつれて一定割合で連続的に小さくなるように設けられている。第１マグネット８１の板厚は、その全体に亘って略一定に形成されている。そして、図８に示すように、第１マグネット８１は、連結部８３と反対側の磁極面８１ａにおける前記幅方向の一方側半分に第１の極性が現れ、他方側半分に第２の極性が現れわれるように、該第１マグネット８１の板厚方向に沿った両方向に磁化されている。なお、連結部８３は、鉄等の磁性材料により構成されており、第１マグネット８１の連結部８３側の磁極面８１ａから出入りする磁束の磁路として機能している。これにより、第１マグネット８１の磁気効率が高められている。

第２マグネット８２は、図示は省略するが平面形状が略二等辺三角形の板状に形成され、その板厚方向が後輪転舵軸３１の軸線Ｘと平行になり、二等辺三角形の底辺が反後輪転舵軸３１側、頂角を形成する頂点が後輪転舵軸３１側になる姿勢で連結部８３の側面に固定されている。つまり、第１マグネット８１は、平面視した幅が後輪転舵軸３１から離間するにつれて一定割合で連続的に大きくなるように設けられている。第２マグネット８２の板厚は、その全体に亘って略一定に形成されている。そして、第２マグネット８２は、第１マグネット８１と同様に、連結部８３と反対側の磁極面８２ａにおける前記幅方向の一方側半分に第１の極性が現れ、他方側半分に第２の極性が現れわれるように板厚方向に沿った両方向に磁化されている。

各第１磁路形成部材８５の対向部８９は、基部８８から第１マグネット８１の幅方向（軸線Ｚに沿った方向）の第１磁気検出素子８６と反対側に延びており、第１マグネット８１の磁極面８１ａとの間に後輪転舵軸３１の軸線Ｘに沿った方向のエアギャップを介在させて該磁極面８１ａと対向している。なお、各対向部８９の磁極面８１ａと対向する部分は、後輪転舵軸３１の軸線Ｘに沿った方向の厚みが一定の平板状に形成されており、該磁極面８１ａとの間のエアギャップは、ストローク範囲全体に亘って略一定となっている。同様に、各第２磁路形成部材９１の対向部９４は、基部９３から第２マグネット８２の幅方向の第２磁気検出素子９２と反対側に延びた平板状に形成ており、第２マグネット８２の磁極面８２ａとの間に後輪転舵軸３１の軸線Ｘに沿った方向のエアギャップを介在させて該磁極面８２ａと対向している。

このように構成されたストロークセンサ６３では、出力信号Ｓ１，Ｓ２は、可動鉄心５３の往復動に伴って、上記第１実施形態と同様に図６に示すように変化する。そして、ＥＣＵ７１は、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２との差分の大きさに基づいて可動鉄心５３のストローク位置をロック位置とアンロック位置との間で連続的に検出する。

以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１）〜（４）と同様の効果を奏することができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。

・上記第１実施形態では、第１及び第２マグネット８１，８２を可動鉄心５３の往復動に応じてこれらの磁極面８１ａ，８２ａの対向面積が一定割合で変化する三角形状に形成したが、これに限らず、例えば台形状としてもよい。また、例えば磁極面８１ａ，８２ａの対向面積の変化割合がロック位置に近いほど急峻となるような扇形状等に形成してもよい。

また、例えば図１０に示すように、磁極面８１ａ，８２ａの対向面積が段階的に増加するようにしてもよい。このように構成しても、幅が変化する段数に応じた精度で可動鉄心５３のストローク位置を検出できる。要は、第１及び第２マグネット８１，８２の形状は、可動鉄心５３の往復動に伴って磁極面８１ａ，８２ａの対向面積が変化すればよく、適宜変更可能である。同様に、上記第２実施形態において、第１及び第２マグネット８１，８２の形状は、適宜変更可能である。

・上記第２実施形態において、例えば図１１に示すように、第１及び第２マグネット８１，８２を磁極面８１ａ，８２ａに第１及び第２の極性の双方が現れるように円弧状に湾曲した方向に沿って磁化してもよい。なお、この場合には、連結部８３を非磁性材料により構成しても、第１及び第２マグネット８１，８２の磁気効率が低下することが抑制される。

・上記各実施形態では、ロック位置を可動鉄心５３のストローク範囲における一端位置とし、アンロック位置を他端位置としたが、ロック位置を他端位置とし、アンロック位置を一端位置としてもよい。この場合、一例として、上記第１実施形態では第１マグネット８１を後輪転舵軸３１の軸線Ｘに沿った幅が該後輪転舵軸３１から離間するにつれて大きくなる三角形の板状に形成するとともに、第２マグネット８２を軸線Ｘに沿った幅が後輪転舵軸３１から離間するにつれて小さくなる三角形の板状に形成することになる。

・上記各実施形態において、第１及び第２マグネット８１，８２をロックハウジング４２に固定し、第１及び第２磁気検出素子８６，９２、第１及び第２磁路形成部材８５，９１を可動鉄心５３と同行して往復動可能に設けてもよい。

・上記各実施形態では、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２との差分に基づいて可動鉄心５３のストローク位置を検出したが、これに限らず、例えば出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２との比に基づいてストローク位置を検出してもよい。また、第２マグネット８２、第２磁路形成部材９１及び第２磁気検出素子９２を設けず、第１磁気検出素子８６からの出力信号Ｓ１のみに基づいて可動鉄心５３のストローク位置を検出してもよい。

・上記各実施形態では、ＥＣＵ７１が出力信号Ｓ１，Ｓ２に基づいてストローク位置を検出したが、これに限らず、ストローク位置を検出する制御回路をＥＣＵ７１とは別に設け、ストロークセンサ６３からストローク位置を示す出力信号をＥＣＵ７１に出力してもよい。

・上記各実施形態では、第１及び第２磁気検出素子８６，９２としてホール素子を用いたが、これに限らず、例えばＭＲ素子等を用いてもよい。
・上記各実施形態では、可動部材としての可動鉄心５３をソレノイドコイル５２への通電により生じる電磁力によって往復動させたが、これに限らず、例えば油圧等を用いて可動鉄心５３を往復動させてもよい。

・上記各実施形態では、アクチュエータとしてのソレノイド４３を後輪操舵装置４のロック装置４１の駆動源として用いたが、これに限らず、例えば電磁弁等の他の装置の駆動源として用いてもよい。このように構成しても、可動鉄心５３のストローク位置を精度良く検出できるため、例えば制御性を向上させることができる。

・上記各実施形態では、ストロークセンサ６３を可動鉄心５３のストローク位置を検出するために用いたが、これに限らず、他の往復動する部材のストローク位置を検出するために用いてもよい。

次に、上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記マグネットの磁極面と該磁極面と対向する前記磁路形成部材の対向部との間のエアギャップがストローク範囲全体に亘って一定とされたことを特徴とする。

（ロ）前記第２マグネットの磁極面と該磁極面と対向する前記第２磁路形成部材の対向部との間のエアギャップをストローク範囲全体に亘って一定とされたことを特徴とする。
（ハ）前記マグネットは一方向に直線的に磁化されたものであり、該マグネットの磁化方向の両側には前記磁路形成部材の前記磁極面と対向する対向部が設けられたことを特徴とする。

（ニ）前記第２マグネットは一方向に直線的に磁化されたものであり、該第２マグネットの磁化方向の両側には前記第２磁路形成部材の前記磁極面と対向する対向部が設けられたことを特徴とする。

１…車両、２Ｆ…前輪、２Ｒ…後輪、３…前輪操舵装置、４…後輪操舵装置、３１…後輪転舵軸、３２…転舵軸駆動装置、４１…ロック装置、４３…ソレノイド、５１…固定鉄心、５２…ソレノイドコイル、５３…可動鉄心、５４…係合凸部、５５…係合凹部、６３…ストロークセンサ、７１…ＥＣＵ、８１…第１マグネット、８１ａ，８２ａ…磁極面、８２…第２マグネット、８５…第１磁路形成部材、８６…第１磁気検出素子、８７…基板、８８，９３…基部、８９，９４…対向部、９１…第２磁路形成部材、９２…第２磁気検出素子。

Claims (4)

1. 往復動する検出対象のストローク位置を検出するストロークセンサにおいて、
   マグネットと、
   前記マグネットとの間に間隔を空けて配置されるとともに該マグネットで作られる磁束の磁路となる磁路形成部材、及び前記磁路形成部材を通過する磁束を検出する磁気検出素子を有する検出部と、を備え、
   前記マグネット及び前記検出部のいずれか一方は、前記検出対象と同行して往復動可能に設けられるとともに、他方は前記検出対象の往復動によって該検出対象のストローク方向の位置が変化しない固定部材に設けられ、
   前記マグネットは、該マグネットの磁極面における前記磁路形成部材と対向する対向面積が前記検出対象のストローク範囲における一端位置から他端位置に向かうにつれて増加するように形成されたことを特徴とするストロークセンサ。
2. 請求項１に記載のストロークセンサにおいて、
   第２マグネットと、
   前記第２マグネットとの間に間隔を空けて配置されるとともに該第２マグネットで作られる磁束の磁路となる第２磁路形成部材、及び前記第２磁路形成部材を通過する磁束を検出する第２磁気検出素子を有する第２検出部と、を備え、
   前記第２マグネット及び前記第２検出部のいずれか一方は、前記検出対象と同行して往復動可能に設けられるとともに、他方は前記固定部材に設けられ、
   前記第２マグネットは、該第２マグネットの磁極面における前記第２磁路形成部材と対向する対向面積が前記検出対象のストローク範囲における一端位置から他端位置に向かうにつれて減少するように形成されたことを特徴とするストロークセンサ。
3. 往復動する可動部材と、前記可動部材を移動させる駆動部と、前記可動部材のストローク位置を検出する請求項１又は２に記載のストロークセンサと、を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
4. 軸方向移動することにより後輪を転舵させる後輪転舵軸と、前記後輪転舵軸を軸方向移動させる転舵軸駆動装置と、前記後輪転舵軸の軸方向移動を規制可能なロック装置と、を備えた後輪操舵装置において、
   前記ロック装置は、前記後輪転舵軸に形成された係合凹部に係合可能な係合凸部を有するロック部材、及び前記ロック部材を往復動させて前記係合凸部を前記凹部に係脱させる請求項３に記載のアクチュエータを有することを特徴とする後輪操舵装置。