JP2014185978A - 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】ストロークセンサは、ロックハウジングに固定された円筒状のマグネット８１と、マグネット８１に固定される検出ヨーク８２及び検出ヨーク８２を通過する磁束を検出する磁気検出素子８３と、可動鉄心と同行して往復動する補助ヨーク９４とを備える。マグネット８１は、検出ヨーク８２及び補助ヨーク９４のそれぞれに対して、可動鉄心のストローク方向と直交する方向おいて異なる極性の複数の磁極が対向するように径方向に沿って磁化される。そして、補助ヨーク９４は、可動鉄心がストローク範囲のロック位置からアンロック位置に向かって移動するにつれて、マグネット８１の内周の磁路領域Ｔの透磁率を増加させるように、大径部９４ａを有する段付き棒状に形成される。
【選択図】図５

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相対位置が前記検出対象の往復動によって変化しない検出ヨーク、及び前記検出ヨーク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、前記マグネットとの間に間隔を空けて配置され、前記マグネットを間に挟んで前記検出ヨークと対向する補助ヨークとを備え、前記マグネット及び前記補助ヨークのいずれか一方は、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、前記検出ヨーク及び前記補助ヨークのそれぞれに対して前記ストローク方向と直交する方向において極性の異なる複数の磁極が対向するように磁化され、前記補助ヨークは、前記検出対象がストローク範囲の一端位置から他端位置に向かって移動するにつれて、前記マグネットにおける前記検出ヨークと前記補助ヨークとの間に挟まれる磁極間の磁路のうち、該補助ヨークと対向する磁極間の磁路となる磁路領域の透磁率を変化させ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、補助ヨークは、マグネットとの間に間隔を空けて配置されるため、検出対象の往復動に伴って相対移動する補助ヨークとマグネットとは互いに非接触となる。また、補助ヨークは検出対象がストローク範囲の一端位置から他端位置に向かって移動するにつれて磁路領域の透磁率を変化させるように形成されているため、検出ヨーク及び磁路領域を含む磁気回路の平均透磁率は、検出対象のストローク位置に応じて変化する。ここで、磁束の通りやすさを示すパーミアンスは、透磁率の大きさに応じて変化することから、マグネットのパーミアンス係数、すなわちマグネットの動作点も検出対象のストローク位置に応じて変化することになる。したがって、検出対象のストローク位置に応じて検出ヨークを通過する磁束量が変化し、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、検出ヨーク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、前記マグネットは、第１マグネットと第２マグネットとからなり、前記検出部は、前記第１マグネットとの相対位置が前記検出対象の往復動によって変化しない第１検出ヨーク、及び前記第１検出ヨークを通過する磁束を検出する第１磁気検出素子を有する第１検出部と、前記第２マグネットとの相対位置が前記検出対象の往復動によって変化しない第２検出ヨーク、及び前記第２検出ヨーク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検出部とからなり、前記補助ヨークは、前記第１マグネットとの間に間隔を空けて配置され、前記第１マグネットを間に挟んで前記第１検出ヨークと対向する第１補助ヨークと、前記第２マグネットとの間に間隔を空けて配置され、前記第２マグネットを間に挟んで前記第２検出ヨークと対向する第２補助ヨークとからなり、前記各マグネット及び前記各補助ヨークのいずれか一方は、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、前記各マグネットは、前記各検出ヨーク及び前記各補助ヨークのそれぞれに対して前記ストローク方向と直交する方向において極性の異なる複数の磁極が対向するように磁化され、前記第１補助ヨークは、前記検出対象がストローク範囲の一端位置から他端位置に向かって移動するにつれて、前記第１マグネットにおける前記第１検出ヨークと前記第１補助ヨークとの間に挟まれる磁極間の磁路のうち、該第１補助ヨークと対向する磁極間の磁路となる第１磁路領域の透磁率を増加させるように形成され、前記第２補助ヨークは、前記検出対象がストローク範囲の一端位置から他端位置に向かって移動するにつれて、前記第２マグネットにおける前記第２検出ヨークと前記第２補助ヨークとの間に挟まれる磁極間の磁路のうち、該第２補助ヨークと対向する磁極間の磁路となる第２磁路領域の透磁率を減少させるように形成されることが好ましい。

ここで、マグネットや検出ヨーク等の温度が変化すると、検出対象のストローク位置が一定でも検出ヨーク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１補助ヨークは、検出対象がストローク範囲の一端位置から他端位置に向かって移動するにつれて第１磁路領域の透磁率を増加させるように形成され、第２補助ヨークは、検出対象がストローク範囲の一端位置から他端位置に向かって移動するにつれて第２磁路領域の透磁率を減少させるように形成されている。そのため、第２磁路領域の透磁率が検出対象の往復動に応じて増減する傾向は、第１磁路領域の透磁率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、第１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、例えば第１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）はマグネットにより形成される磁気回路を示す模式図、（ｂ）及び（ｃ）は磁路領域内に占める補助ヨークの割合を示す模式図、（ｄ）及び（ｅ）はマグネットのＢ−Ｈ減磁曲線を示すグラフ。 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６のＢ−Ｂ断面図）。 （ａ）はマグネットにより形成される第１及び第２磁気回路を示す模式図、（ｂ）及び（ｃ）は第１及び第２磁路領域内に占める補助ヨークの割合を示す模式図。 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。 （ａ），（ｂ）は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。 別例のストロークセンサ近傍の拡大断面図。

（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の両端は、タイロッド２３を介して前輪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。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の両端は、タイロッド３９を介して後輪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Ｓ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。

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、及び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Ｓが入力される。ＥＣＵ７１は、後述するように出力信号Ｓに基づいて可動鉄心５３のストローク位置をロック位置（後述するストローク範囲の一端位置）とアンロック位置（後述するストローク範囲の他端位置）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。なお、本実施形態では、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、可動鉄心５３をアンロック位置に移動させた状態で前輪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、可動鉄心５３をロック位置に移動させて後輪２Ｒの転舵角を中立位置で保持する。

次に、ストロークセンサの構成について説明する。
図３及び図４に示すように、ストロークセンサ６３は、付勢部材収容部４５（ロックハウジング４２）に固定されたマグネット８１を備えている。詳しくは、マグネット８１は、円筒状に形成されており、その軸線が可動鉄心５３の軸線Ｙと同軸上に配置されるように、付勢部材収容部４５の底部に固定されている。そして、マグネット８１は、径方向に沿って磁化（着磁）されることにより、その内周面及び外周面にそれぞれ異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）の複数（本実施形態では、４つ）の磁極が交互に並ぶように形成されている。なお、本実施形態のマグネット８１には、フェライト系の永久磁石が用いられている。

また、ストロークセンサ６３は、マグネット８１に固定された検出ヨーク８２と、検出ヨーク８２を通過する磁束を検出する磁気検出素子８３と、磁気検出素子８３が接続された基板８４とを有する検出部８５を備えている。なお、本実施形態の磁気検出素子８３には、ホール素子が用いられている。

検出ヨーク８２は、鉄等の強磁性材料からなる一対の収束片９１，９２を有している。収束片９１，９２は、可動鉄心５３の軸線Ｙと直交する断面視（図４参照）で、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、それぞれ磁気検出素子８３に接続されている。より詳しくは、各収束片９１，９２は、磁気検出素子８３に接続された素子接続部９１ａ，９２ａ、マグネット８１に接続されたマグネット接続部９１ｂ，９２ｂ、及び素子接続部９１ａ，９２ａとマグネット接続部９１ｂ，９２ｂとを連結する断面略Ｌ字の連結部９１ｃ，９２ｃを有している。マグネット接続部９１ｂ，９２ｂは、マグネット８１の周方向に沿って延びる断面円弧状の湾曲板状に形成されている。なお、本実施形態のマグネット接続部９１ｂ，９２ｂの軸線Ｙに沿った長さは、素子接続部９１ａ，９２ａ及び連結部９１ｃ，９２ｃの軸線Ｙに沿った長さよりも長く設定されている。そして、収束片９１のマグネット接続部９１ｂは、マグネット８１の外周面における一方の極性が現れた範囲に接続され、収束片９２のマグネット接続部９２ｂは、マグネット８１の外周面における他方の極性が現れた範囲に接続されている。これにより、検出ヨーク８２は、マグネット８１の径方向、すなわち可動鉄心５３のストローク方向である軸線Ｙ方向と直交する方向において、異なる極性の複数の磁極と対向している。なお、磁気検出素子８３は、一対の収束片９１，９２に接続された状態で、マグネット８１の磁化方向が反転する境界近傍と対向する位置に配置されている。

基板８４は、付勢部材収容部４５の底部に固定されており、ＥＣＵ７１（図１参照）に接続されている。これにより、磁気検出素子８３は、基板８４を介してＥＣＵ７１に接続されており、収束片９１，９２の素子接続部９１ａ，９２ａ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ＳをＥＣＵ７１に出力する。

また、ストロークセンサ６３は、可動鉄心５３と同行して往復動可能に設けられる補助ヨーク９４を備えている。補助ヨーク９４は、鉄等の強磁性材料からなり、段付きの棒状に形成されている。

詳しくは、補助ヨーク９４は、円柱状の大径部９４ａ、及び大径部９４ａからその軸方向両側に突出した円柱状の先端部９４ｂ及び基端部９４ｃを有している。大径部９４ａの外径は、マグネット８１の内径よりも小さく設定されている。先端部９４ｂの外径と基端部９４ｃの外径とは互いに略等しく設定されるとともに、大径部９４ａの外径よりも小さくされている。なお、大径部９４ａ及び先端部９４ｂの軸線Ｙに沿った長さは、それぞれ収束片９１，９２のマグネット接続部９１ｂ，９２ｂの軸線Ｙに沿った長さと略同一に設定されている。そして、補助ヨーク９４は、基端部９４ｃが可動鉄心５３の延出部５７（図２参照）に対して軸線Ｙと同軸上に配置されるように固定されている。なお、本実施形態の補助ヨーク９４は、可動鉄心５３がロック位置にある場合に、先端部９４ｂの位置する軸線Ｙ方向の範囲が検出ヨーク８２の位置する軸線Ｙ方向の範囲と略一致するように形成されている。これにより、補助ヨーク９４は、マグネット８１を間に挟んで検出ヨーク８２と対向するよう、マグネット８１に対して検出ヨーク８２の反対側で該マグネット８１との間に間隔を空けて配置されるとともに、マグネット８１の径方向において異なる極性の複数の磁極と対向している。

次に、マグネットによって形成される磁気回路の平均透磁率について説明する。
図５（ａ）に示すように、マグネット８１における検出ヨーク８２と補助ヨーク９４との間に挟まれる磁極間の磁路のうち、検出ヨーク８２側（マグネット８１の外周側）の磁路は主に検出ヨーク８２内に形成され、補助ヨーク９４側（マグネット８１の内周側）の磁路は主にマグネット８１の内周の磁路領域Ｔ内に形成される。詳しくは、磁路領域Ｔの形状は、マグネット８１に接続されたマグネット接続部９１ｂ，９２ｂの形状に応じて決まり、本実施形態の磁路領域Ｔは、検出ヨーク８２側に凸となる略半円柱状の領域とされている。なお、図５では、説明の便宜上、磁気回路を一点鎖線で示し、磁路領域Ｔにハッチングを付して示す。

磁路領域Ｔ内（マグネット８１の内周側）には、上記のように補助ヨーク９４が配置されており、補助ヨーク９４とマグネット８１との間には、空気が存在する。なお、大径部９４ａの外径は、先端部９４ｂ及び基端部９４ｃの外径よりも大きいため、大径部９４ａの外周面とマグネット８１の内周面との間のエアギャップは、先端部９４ｂ及び基端部９４ｃの外周面とマグネット８１の内周面との間のエアギャップよりも小さくなる。そのため、磁路領域Ｔ内に占める補助ヨーク９４（強磁性材料）の割合、すなわち磁路領域Ｔ内に占める空気（非磁性材料）の割合は、可動鉄心５３のストローク位置に応じて変化する。そして、補助ヨーク９４の透磁率は、空気の透磁率よりも遙かに大きいため、磁路領域Ｔ内に占める補助ヨーク９４の割合が変化することで、該磁路領域Ｔの透磁率が変化し、検出ヨーク８２及び磁路領域Ｔを含む磁気回路の平均透磁率μ（磁気回路全体での平均値）も変化する。つまり、磁気回路の平均透磁率μは、可動鉄心５３のストローク位置に応じて変化する。

具体的には、図５（ｂ）に示すように、可動鉄心５３がロック位置にある場合には、磁路領域Ｔ内に位置する先端部９４ｂの割合が大きくなることから、該磁路領域Ｔ内に占める補助ヨーク９４の割合が小さくなる。そのため、磁路領域Ｔの透磁率が小さくなり、磁気回路の平均透磁率μが小さくなる。ここで、磁路領域Ｔ内に位置する先端部９４ｂの割合は、可動鉄心５３がロック位置からアンロック位置に向かって移動するにつれて減少するのに対し、磁路領域Ｔ内に位置する大径部９４ａの割合は、可動鉄心５３がロック位置からアンロック位置に向かって移動するにつれて増加する。そして、図５（ｃ）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は、磁路領域Ｔ内に位置する大径部９４ａの割合が大きくなることから、該磁路領域Ｔ内に占める補助ヨーク９４の割合が大きくなる。そのため、磁路領域Ｔの透磁率が大きくなり、磁気回路の平均透磁率μが大きくなる。つまり、本実施形態では、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。

ここで、磁束の通りやすさを示すパーミアンスＰ（磁気抵抗の逆数）は、磁気回路の平均透磁率μを用いて下記（１）で表される。
Ｐ＝μ×Ａ／Ｌ …（１）
なお、「Ａ」は磁路の平均断面積を示し、「Ｌ」は磁路の平均長さを示し、それぞれ可動鉄心５３の往復動によっては変化しない一定値である。そして、マグネット８１のパーミアンス係数Ｐｃは、パーミアンスＰを用いて下記（２）式で表される。

Ｐｃ＝Ｐ×Ａｍ／Ｌｍ …（２）
なお、「Ａｍ」はマグネット８１の平均断面積を示し、「Ｌｍ」はマグネット８１の平均長さを示し、それぞれ可動鉄心５３の往復によっては変化しない一定値である。

上記（２）式に示されるようにパーミアンス係数Ｐｃは、パーミアンスＰによって変化することから、平均透磁率μによって変化することになる。そして、マグネット８１のパーミアンス係数Ｐｃが変化すると、このマグネット８１の動作点が変化し、該マグネット８１から取り出せる磁束量（検出ヨーク８２を通過する磁束量）が変化する。

具体的には、パーミアンス係数Ｐｃは、動作点の磁束密度Ｂｄと動作点の磁場強度Ｈｄとの比（Ｐｃ＝Ｂｄ／Ｈｄ）で表されることから、図５（ｂ）に示すように可動鉄心５３がロック位置にあり、パーミアンス係数Ｐｃ（平均透磁率μ）が小さい場合には、同図５（ｄ）に示すようにパーミアンス直線の傾きが小さくなり、磁束密度Ｂｄが小さくなる。つまり、可動鉄心５３がロック位置にある場合には、検出ヨーク８２を通過する磁束量が少なくなる。一方、図５（ｃ）に示すように可動鉄心５３がアンロック位置にあり、パーミアンス係数Ｐｃ（平均透磁率μ）が大きい場合には、図５（ｅ）に示すようにパーミアンス直線の傾きが大きくさくなり、磁束密度Ｂｄが大きくなる。つまり、可動鉄心５３がアンロック位置にある場合には、検出ヨーク８２を通過する磁束量が多くなる。

したがって、検出ヨーク８２を通過する磁束量、すなわち磁気検出素子８３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、磁気検出素子８３から出力される出力信号Ｓ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。

そして、ＥＣＵ７１は、このように出力信号Ｓ（に示される電圧）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大きくなることを踏まえ、この出力信号Ｓ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、出力信号Ｓ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）上記のように検出ヨーク８２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Ｓ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。

（第２実施形態）
次に、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６及び図７に示すように、本実施形態のストロークセンサ６３において、マグネット８１には、第１検出部１０１と、第２検出部１０２とが固定されている。
第１検出部１０１は、マグネット８１に固定された一対の第１収束片１１１，１１２からなる第１検出ヨーク１１３と、第１検出ヨーク１１３を通過する磁束を検出する第１磁気検出素子１１４と、第１磁気検出素子１１４が接続された第１基板１１５とを備えている。また、第２検出部１０２は、マグネット８１に固定された一対の第２収束片１２１，１２２からなる第２検出ヨーク１２３と、第２検出ヨーク１２３を通過する磁束を検出する第２磁気検出素子１２４と、第２磁気検出素子１２４が接続された第２基板１２５とを備えている。なお、第１及び第２検出ヨーク１１３，１２３、第１及び第２磁気検出素子１１４，１２４、第１及び第２基板１１５，１２５は、それぞれ上記第１実施形態の検出ヨーク８２、磁気検出素子８３、基板８４と同様に構成されている。そして、第１磁気検出素子１１４は、第１検出ヨーク１１３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に出力し、第２磁気検出素子１２４は、第２検出ヨーク１２３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。

第１検出部１０１と第２検出部１０２とは、後輪転舵軸３１の軸線Ｘ方向の範囲が重ならず、かつ軸線Ｘを挟んで対称な位置に配置されるようにマグネット８１に接続されている。詳しくは、第１収束片１１１は、マグネット８１の外周面における一方の極性が現れた範囲に接続され、第１収束片１１２は、マグネット８１の外周面における他方の極性が現れた範囲に接続されている。また、第２収束片１２１，１２２は、第１収束片１１１，１１２よりも後輪転舵軸３１側（図６中、下側）に配置されている。そして、第２収束片１２１は、マグネット８１の外周面における一方の極性が現れるとともに第１収束片１１１が固定された周方向範囲とは異なる範囲に接続され、第２収束片１２２は、マグネット８１の外周面における他方の極性が現れるとともに第１収束片１１２が固定された周方向範囲とは異なる範囲に接続されている。

補助ヨーク９４は、上記第１実施形態と同様に構成されており、マグネット８１を間に挟んで第１及び第２検出ヨーク１１３，１２３と対向するよう、マグネット８１に対して第１及び第２検出ヨーク１１３，１２３の反対側で該マグネット８１との間に間隔を空けて配置されている。つまり、補助ヨーク９４は、第１検出ヨーク１１３と協働して磁気回路を構成する第１補助ヨーク及び第２検出ヨーク１２３と協働して磁気回路を構成する第２補助ヨークとして機能し、マグネット８１は、第１及び第２マグネットとして機能する。なお、本実施形態の補助ヨーク９４は、可動鉄心５３がロック位置にある場合に、先端部９４ｂの位置する軸線Ｙ方向の範囲が第１検出ヨーク１１３の位置する軸線Ｙ方向の範囲と略一致するとともに、大径部９４ａの位置する範囲が第２検出ヨーク１２３の位置する範囲と軸線Ｘ方向において略一致するように形成されている。

次に、マグネットによって形成される磁気回路の透磁率について説明する。
図８（ａ）に示すように、マグネット８１における第１検出ヨーク１１３と補助ヨーク９４との間に挟まれる磁極間の磁路のうち、補助ヨーク９４側の磁路は、主にマグネット８１の内周の第１磁路領域Ｔ１内に形成される。また、マグネット８１における第２検出ヨーク１２３と補助ヨーク９４との間に挟まれる磁極間の磁路のうち、補助ヨーク９４側の磁路は、主にマグネット８１の内周の第２磁路領域Ｔ２内に形成される。なお、上記第１実施形態と同様に、第１磁路領域Ｔ１は第１検出ヨーク１１３側に凸となる略半円柱状の領域とされ、第２磁路領域Ｔ２は第２検出ヨーク１２３側に凸となる略半円柱状の領域とされている。

図８（ｂ）に示すように、可動鉄心５３がロック位置にある場合、第１磁路領域Ｔ１内に位置する先端部９４ｂの割合が大きくなるため、第１磁路領域Ｔ１の透磁率は小さくなる。つまり、第１検出ヨーク１１３及び第１磁路領域Ｔ１を含む第１磁気回路の平均透磁率μ１が小さくなり、マグネット８１の第１磁気回路部分でのパーミアンス係数Ｐｃ１が小さくなる。また、第２磁路領域Ｔ２内に位置する大径部９４ａの割合が大きくなるため、第２磁路領域Ｔ２の透磁率は大きくなる。つまり、第２検出ヨーク１２３及び第２磁路領域Ｔ２を含んで形成される第２磁気回路の平均透磁率μ２が大きくなり、マグネット８１の第２磁気回路部分でのパーミアンス係数Ｐｃ２が大きくなる。

一方、図８（ｃ）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は、第１磁路領域Ｔ１内に位置する大径部９４ａの割合が大きくなるため、第１磁路領域Ｔ１の透磁率は大きくなる。つまり、第１磁気回路の平均透磁率μ１（パーミアンス係数Ｐｃ１）が大きくなる。また、第２磁路領域Ｔ２内に位置する基端部９４ｃの割合が大きくなるため、第２磁路領域Ｔ２の透磁率は小さくなる。つまり、第２磁気回路の平均透磁率μ２（パーミアンス係数Ｐｃ２）が小さくなる。

このように第２磁路領域Ｔ２の透磁率が可動鉄心５３の往復動に応じて増減する傾向は、第１磁路領域Ｔ１の透磁率が増減する傾向とは逆になる。したがって、上記第１実施形態と同様の原理により（図５（ｄ），（ｅ）参照）、第１検出ヨーク１１３を通過する磁束量は、可動鉄心５３がロック位置からアンロック位置に向かって移動するにつれて徐々に多くなる。一方、第２検出ヨーク１２３を通過する磁束量は、可動鉄心５３がロック位置からアンロック位置に向かって移動するにつれて徐々に少なくなる。

その結果、第１磁気検出素子１１４から出力される出力信号Ｓ１（に示される電圧）は、図９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。一方、第２磁気検出素子１２４から出力される出力信号Ｓ２は、図９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９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、本実施形態の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。

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），（２）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（３）第２磁気検出素子１２４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１１４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。

なお、上記各実施形態は、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、マグネット８１を円筒状に形成したが、これに限らず、例えば図１０（ａ）に示すように、断面半円弧状の湾曲板状に形成したり、図１０（ｂ）に示すように平板状に形成したりしてもよい。なお、マグネット８１を平板状に形成する場合には、同図に示すように、補助ヨーク９４を四角柱状に形成することが好ましい。要は、軸線Ｘ方向において異なる複数の磁極が検出ヨーク８２及び補助ヨーク９４のそれぞれに対向するように磁化できれば、マグネット８１の形状は適宜変更可能である。同様に、上記第２実施形態において、マグネット８１の形状は適宜変更可能である。

・上記第１実施形態では、補助ヨーク９４の大径部９４ａを円柱状に形成したが、これに限らず、例えば検出部８５側に凸となる半円柱状に形成したり、テーパ状に形成したりしてもよい。また、補助ヨーク９４に先端部９４ｂを形成せず、大径部９４ａ及び基端部９４ｃにより補助ヨーク９４を構成してもよい。要は、可動鉄心５３がストローク範囲の一端位置から他端位置に向かって移動するにつれて磁路領域Ｔの透磁率が増加するような形状であれば、補助ヨーク９４の形状は適宜変更可能である。同様に、上記第２実施形態において、補助ヨーク９４の形状は適宜変更可能である。

・上記第２実施形態では、第１検出部１０１の位置する範囲と第２検出部１０２の位置する範囲とが軸線Ｘ方向において重ならないようにマグネット８１に固定したが、これらの各範囲が一致するように設けてもよい。この場合、例えば図１１に示すように、補助ヨーク９４は、延出部５７に固定される軸部１３１と、軸部１３１に対してそれぞれ固定される第１及び第２凸部１３２，１３３とを有している。第１凸部１３２は、第１検出部１０１側に凸となる半円柱状に形成されるとともに、第２凸部１３３は、第２検出部１０２側に凸となる半円柱状に形成され、第１凸部１３２と第２凸部１３３とは、軸線Ｘ方向において重ならないように軸部１３１に対して設けられている。

・上記第２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。

・上記各実施形態において、検出ヨーク８２、第１及び第２検出ヨーク１１３，１２３をマグネット８１との間に間隔を空けてロックハウジング４２に固定してもよい。
・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。

・上記各実施形態において、補助ヨーク９４をロックハウジング４２に固定し、マグネット８１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、磁気検出素子８３、第１及び第２磁気検出素子１１４，１２４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。

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…マグネット、８２…検出ヨーク、８３…磁気検出素子、８５…検出部、９１，９２…収束片、９４…補助ヨーク、１０１…第１検出部、１０２…第２検出部、１１１，１１２…第１収束片、１１３…第１検出ヨーク、１１４…第１磁気検出素子、１２１，１２２…第２収束片、１２３…第２検出ヨーク、１２４…第２磁気検出素子、Ｔ…磁路領域、Ｔ１…第１磁路領域、Ｔ２…第２磁路領域。

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相対位置が前記検出対象の往復動によって変化しない検出ヨーク、及び前記検出ヨーク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、
   前記マグネットとの間に間隔を空けて配置され、前記マグネットを間に挟んで前記検出ヨークと対向する補助ヨークとを備え、
   前記マグネット及び前記補助ヨークのいずれか一方は、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、前記検出ヨーク及び前記補助ヨークのそれぞれに対して前記ストローク方向と直交する方向において極性の異なる複数の磁極が対向するように磁化され、
   前記補助ヨークは、前記検出対象がストローク範囲の一端位置から他端位置に向かって移動するにつれて、前記マグネットにおける前記検出ヨークと前記補助ヨークとの間に挟まれる磁極間の磁路のうち、該補助ヨークと対向する磁極間の磁路となる磁路領域の透磁率を変化させ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、
   前記マグネットは、第１マグネットと第２マグネットとからなり、
   前記検出部は、
   前記第１マグネットとの相対位置が前記検出対象の往復動によって変化しない第１検出ヨーク、及び前記第１検出ヨークを通過する磁束を検出する第１磁気検出素子を有する第１検出部と、
   前記第２マグネットとの相対位置が前記検出対象の往復動によって変化しない第２検出ヨーク、及び前記第２検出ヨーク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検出部とからなり、
   前記補助ヨークは、
   前記第１マグネットとの間に間隔を空けて配置され、前記第１マグネットを間に挟んで前記第１検出ヨークと対向する第１補助ヨークと、
   前記第２マグネットとの間に間隔を空けて配置され、前記第２マグネットを間に挟んで前記第２検出ヨークと対向する第２補助ヨークとからなり、
   前記各マグネット及び前記各補助ヨークのいずれか一方は、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、
   前記各マグネットは、前記各検出ヨーク及び前記各補助ヨークのそれぞれに対して前記ストローク方向と直交する方向において極性の異なる複数の磁極が対向するように磁化され、
   前記第１補助ヨークは、前記検出対象がストローク範囲の一端位置から他端位置に向かって移動するにつれて、前記第１マグネットにおける前記第１検出ヨークと前記第１補助ヨークとの間に挟まれる磁極間の磁路のうち、該第１補助ヨークと対向する磁極間の磁路となる第１磁路領域の透磁率を増加させるように形成され、
   前記第２補助ヨークは、前記検出対象がストローク範囲の一端位置から他端位置に向かって移動するにつれて、前記第２マグネットにおける前記第２検出ヨークと前記第２補助ヨークとの間に挟まれる磁極間の磁路のうち、該第２補助ヨークと対向する磁極間の磁路となる第２磁路領域の透磁率を減少させ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。