JP2018013461A - 変位検出装置及び無段変速装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】可動シーブの位置を直接検出する変位検出装置及び無段変速装置を提供する。
【解決手段】無段変速機１０は、磁場を形成する磁石と、円周面２１１に凹部２１０を有する可動シーブ２１と、磁石と、可動シーブ２１の円周面２１１との間に配置され、磁石が形成し凹部２１０に誘引される磁場内で、可動シーブ２１の変位に伴う磁束密度の変化を回転方向及び回転方向と直行する方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力するホール素子と、ホール素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサ６０とを有し、センサ６０は、２つのホール素子を回転方向と直行する方向に予め定めた間隔で配置し、信号処理回路は、ホール素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号とする。
【選択図】図１
【解決手段】無段変速機１０は、磁場を形成する磁石と、円周面２１１に凹部２１０を有する可動シーブ２１と、磁石と、可動シーブ２１の円周面２１１との間に配置され、磁石が形成し凹部２１０に誘引される磁場内で、可動シーブ２１の変位に伴う磁束密度の変化を回転方向及び回転方向と直行する方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力するホール素子と、ホール素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサ６０とを有し、センサ６０は、２つのホール素子を回転方向と直行する方向に予め定めた間隔で配置し、信号処理回路は、ホール素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、変位検出装置及び無段変速装置に関する。
従来の技術として、可動シーブを移動させるアクチュエータと可動シーブの位置を検出するセンサとを別体とする無段変速装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示された無段変速装置は、可動シーブを移動させるアクチュエータと、可動シーブの位置を検出するセンサとを別体で有し、アクチュエータはアームを介して可動シーブを移動させ、センサはアームの位置を検出することで可動シーブの位置を検出する。
しかし、特許文献１に示す無段変速装置は、アクチュエータとセンサとが一体であってアクチュエータのロッドの突出量を検出する場合に比べて、センサから可動シーブまでの各要素の寸法誤差や組付誤差の影響を受けにくく、可動シーブの位置を精度よく検出できるが、可動シーブの位置を直接検出しているわけではないため精度には限界がある、という問題があった。
従って、本発明の目的は、可動シーブの位置を直接検出する変位検出装置及び無段変速装置を提供することにある。
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の変位検出装置を提供する。
［１］磁場を形成する磁石と、
回転するとともに、回転軸方向に変位するものであって、円周面に凹部又は凸部を有する測定対象と、
前記磁石と、前記測定対象の円周面との間に配置され、前記磁石が形成し前記測定対象の前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を前記回転軸方向及び前記測定対象の半径方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力する検出素子と、当該検出素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサとを有し、
前記センサは、前記検出素子を前記回転軸方向に予め定めた間隔で、組で配置し、前記信号処理回路は、前記回転軸方向及び前記半径方向について当該複数の検出素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号として出力する変位検出装置。
［２］磁場を形成する磁石と、
円周面に凹部又は凸部を有する可動シーブと、
前記磁石と、前記可動シーブの円周面との間に配置され、前記磁石が形成し前記可動シーブの前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記可動シーブの変位に伴う磁束密度の変化を前記可動シーブの回転軸方向及び前記可動シーブの半径方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力する検出素子と、当該検出素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサとを有し、
前記センサは、前記検出素子を前記回転軸方向に予め定めた間隔で、組で配置し、前記信号処理回路は、前記回転軸方向及び前記半径方向について当該複数の検出素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号として出力する無段変速装置。
［３］磁場を形成する磁石と、
回転するとともに回転軸方向に変位する測定対象の円周面に形成された凹部又は凸部と、前記磁石との間に配置され、前記磁石が形成し前記測定対象の前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を前記回転軸方向及び前記測定対象の半径方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力する検出素子と、当該検出素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサとを有し、
前記センサは、前記検出素子を前記回転軸方向に予め定めた間隔で、組で配置し、前記信号処理回路は、前記回転軸方向及び前記半径方向について当該複数の検出素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号として出力する変位検出装置。
回転するとともに、回転軸方向に変位するものであって、円周面に凹部又は凸部を有する測定対象と、
前記磁石と、前記測定対象の円周面との間に配置され、前記磁石が形成し前記測定対象の前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を前記回転軸方向及び前記測定対象の半径方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力する検出素子と、当該検出素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサとを有し、
前記センサは、前記検出素子を前記回転軸方向に予め定めた間隔で、組で配置し、前記信号処理回路は、前記回転軸方向及び前記半径方向について当該複数の検出素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号として出力する変位検出装置。
［２］磁場を形成する磁石と、
円周面に凹部又は凸部を有する可動シーブと、
前記磁石と、前記可動シーブの円周面との間に配置され、前記磁石が形成し前記可動シーブの前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記可動シーブの変位に伴う磁束密度の変化を前記可動シーブの回転軸方向及び前記可動シーブの半径方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力する検出素子と、当該検出素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサとを有し、
前記センサは、前記検出素子を前記回転軸方向に予め定めた間隔で、組で配置し、前記信号処理回路は、前記回転軸方向及び前記半径方向について当該複数の検出素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号として出力する無段変速装置。
［３］磁場を形成する磁石と、
回転するとともに回転軸方向に変位する測定対象の円周面に形成された凹部又は凸部と、前記磁石との間に配置され、前記磁石が形成し前記測定対象の前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を前記回転軸方向及び前記測定対象の半径方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力する検出素子と、当該検出素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサとを有し、
前記センサは、前記検出素子を前記回転軸方向に予め定めた間隔で、組で配置し、前記信号処理回路は、前記回転軸方向及び前記半径方向について当該複数の検出素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号として出力する変位検出装置。
請求項１‐３に係る発明によれば、可動シーブの位置を直接検出することができる。
［実施の形態］
（無段変速装置の構成）
図１は、実施の形態に係る変位検出装置及び無段変速装置の構成例を示す一部断面図である。図２は、可動シーブが移動した際の変位検出装置及び無段変速装置の構成例を示す一部断面図である。なお、図１及び図２の垂直下方向をｚ軸方向、水平左方向をｘ軸方向、奥行き手前方向をｙ軸方向とする。
（無段変速装置の構成）
図１は、実施の形態に係る変位検出装置及び無段変速装置の構成例を示す一部断面図である。図２は、可動シーブが移動した際の変位検出装置及び無段変速装置の構成例を示す一部断面図である。なお、図１及び図２の垂直下方向をｚ軸方向、水平左方向をｘ軸方向、奥行き手前方向をｙ軸方向とする。
図１に示すように、無段変速機１０は、例えば、Ｖベルト式の無段変速機であって、変速機ケース２８内に、クランク軸１１の一端に形成されたプーリ軸１２と、このプーリ軸１２に支持される駆動プーリ２０と、従動プーリ（図示せず）と、これら駆動プーリ２０及び従動プーリに掛け渡されるＶベルト２２を有している。
駆動プーリ２０は、プーリ軸１２に固定される固定シーブ１５と、プーリ軸１２に支持され固定シーブ１５に対して移動可能な可動シーブ２１からなり、これら両シーブ１５，２１間にＶベルト２２が巻き掛けられている。
可動シーブ２１の背後には、ランププレート１３がプーリ軸１２に固定されており、これら可動シーブ２１とランププレート１３との間に複数の遠心ウエイト１９が保持されている。プーリ軸１２が回転し、その回転速度に応じた遠心力が遠心ウエイト１９に作用すると、遠心ウエイト１９が可動シーブ２１のカム面１７に沿って径外方へ移動し、可動シーブ２１を固定シーブ１５側へ移動させる（図２参照）。結果、固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔が狭くなり、Ｖベルト２２の巻き掛け半径が大きくなる。
また、可動シーブ２１は、Ｖベルト２２の摺動面とカム面１７とが別部品で構成されており、両面間のボス部２３には、ベアリング２４を介してアーム２６が連結されている。さらに、アーム２６の先端には、遠心ウエイト１９と協働して可動シーブ２１を移動させるアクチュエータ３０の出力ロッド４６が連結されている。
アクチュエータ３０は、駆動源となるモータ３２を本体部に接続し、本体部はモータ３２の出力を減速する減速ギア群と、この減速ギア群を介してモータ３２により回転駆動されるナット部材とを内部に有している。
アクチュエータ３０は、本体部からモータ３２の駆動により突出する出力ロッド４６を有している。出力ロッド４６の先端５４には、アーム２６が連結されるＵ溝５５が設けられている。また、出力ロッド４６は、アクチュエータ３０の本体部に配設された軸受により支持される。
出力ロッド４６が移動すると、アーム２６も出力ロッド４６と一体的に移動し、可動シーブ２１を固定シーブ１５に対して移動させる。結果、固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔、即ちＶベルト２２の巻き掛け半径が変化する。
つまり、図１に示すように出力ロッド４６が右方向へ移動すると、固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔が広くなり、Ｖベルト２２の巻き掛け半径が小さくなる。一方、図２に示すように出力ロッド４６が左方向へ移動すると、固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔が狭くなり、Ｖベルト２２の巻き掛け半径が大きくなる。可動シーブ２１の変位量は数１０ｍｍ程度（一例として１５ｍｍ）の変位であるとする。
モータ３２は制御部（図示せず）により制御される。また、制御部による制御は、センサ６０により検出された可動シーブ２１の変位量に基づいて行われる。即ち、可動シーブ２１の変位量をフィードバック情報として可動シーブ２１の移動が制御される。
センサ６０は、変速機ケース２８に孔を設けて挿入され、可動シーブ２１の円周面２１１に前周に渡って設けられた凹部２１０の位置を検出する。凹部２１０及びセンサ６０は、図１に示すように固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔が狭くなった状態において、凹部２１０の左端より一定距離だけ外側にセンサ６０が位置し、図４に示すように固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔が広くなった状態において、凹部２１０の右端より一定距離だけ外側にセンサ６０が位置するように設けられる。凹部２１０の幅は５ｍｍ程度（一例として７．５ｍｍ）であり、可動シーブ２１の変位量の１／２倍以上あればよい。
可動シーブ２１は、一般的な磁性材質、例えば、鉄等の材質から形成される。なお、センサ６０は、変速機ケース２８が、ステンレス、アルミニウムや真鍮等の非磁性材料で形成されている場合は孔を設けずに設置してもよい。
図３は、センサ６０の構成を示す一部断面図である。
センサ６０は、例えば、ホールＩＣ６１と円柱形の磁石６２とのｘ及びｙ方向の中心を一致させ、合成樹脂等を用いて円筒形状にモールドして構成される。ホールＩＣ６１は、磁石６２の磁場中に配置され、凹部２１０（図１、図２参照）の変位に応じて変化する磁場のｘ成分及びｚ成分を検出する。
磁石６２は、フェライト、サマリウムコバルト、ネオジウム等の材料を用いて形成された永久磁石であり着磁方向Ｄｍをｚ方向とする。
後述するようにホール素子６１０ｒ１と６１０ｒ２との間隔を０．２ｍｍとした場合（図４）、磁石６２は縦５ｍｍ、横５ｍｍ、高さ６ｍｍのものを用いるが、ホール素子６１０ｒ１と６１０ｒ２との間隔に応じて適宜形状を変更可能である。なお、磁石６２の高さを大きくすると、磁束が遠くまで到達するため、センサ６０と凹部２１０及び円周面２１１との距離を大きくすることができるが、磁石６２のコストが高くなる。また、磁石６２の高さを大きくするにつれ、無段変速装置中の鉄粉を引き寄せる量が増加する。
図４（ａ）及び（ｂ）は、ホールＩＣの構成を示す斜視図及び断面図である。
ホールＩＣ６１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、一例として、ｚ方向に厚みを有する平板状の基板６１０と、基板６１０上に設けられてｘｙ面に平行な検出面を有し、磁気検出素子として検出方向Ｄｓｚをｚ方向とするホール素子６１０ｌ１、６１０ｌ２、６１０ｒ１、６１０ｒ２と、ホール素子６１０ｌ１、６１０ｌ２上及び６１０ｒ１、６１０ｒ２上に一部が重なるように設けられてｘ方向の磁束をｚ方向に変換してホール素子６１０ｌ１、６１０ｌ２及び６１０ｒ１、６１０ｒ２に検出させる磁気コンセントレータ６１１ｌ及び６１１ｒと、ホール素子６１０ｌ１、６１０ｌ２、６１０ｒ１、６１０ｒ２の出力する信号を処理する信号処理回路（図示せず）を有し、ｘ、ｚ方向の磁束密度を検出する。なお、ホール素子６１０ｌ１、６１０ｌ２を総称してホール素子６１０ｌと呼び、ホール素子６１０ｒ１、６１０ｒ２を総称してホール素子６１０ｒと呼ぶことがある。
ホールＩＣ６１は、例えば、メレキシス製トライアクシスポジションセンサ等を用い、左側のホール素子６１０ｌ１と６１０ｌ２との出力の差分、右側のホール素子６１０ｒ１と６１０ｒ２との出力の差分をとることで、それぞれ左側のホール素子６１０ｌ及び右側のホール素子６１０ｒの位置におけるｘ方向の磁束密度に比例した出力２Ｂｘｌ及び２Ｂｘｒを得る。また、左側のホール素子６１０ｌ１と６１０ｌ２との出力を加算し、右側のホール素子６１０ｒ１と６１０ｒ２との出力を加算することで、それぞれ左側のホール素子６１０ｌ及び右側のホール素子６１０ｒの位置におけるｚ方向の磁束密度に比例した出力２Ｂｚｌ及び２Ｂｚｒを得る。なお、ｘ方向及びｚ方向の磁束密度に比例した出力Ｂｘｌ，Ｂｘｒ及びＢｚｌ，Ｂｚｒの感度方向は、図４（ｂ）に示すＤｓｘ及びＤｓｚであるものとし、ホール素子６１０ｌはｘ正方向、ｚ負方向が感度方向であり、ホール素子６１０ｒはｘ負方向、ｚ正方向が感度方向である。
次に、ホールＩＣ６１は、左側のホール素子６１０ｌと右側のホール素子６１０ｒのｘ方向の磁束密度に比例した出力の差分（Ｂｘｒ‐Ｂｘｌ）＝ΔＢｘ（第１の差分）、左側と右側のｚ方向の磁束密度に比例した出力の差分（Ｂｚｒ‐Ｂｚｌ）＝ΔＢｚ（第２の差分）の２種類の値を求め、これら２種類の値の比に基づいて定まる値をホールＩＣ６１の出力とする。磁束密度と出力との関係は後述する。磁気コンセントレータ６１１ｌと磁気コンセントレータ６１１ｒとの間隔は、一例として、１．９‐２．０ｍｍである。また、ホール素子６１０ｌ１と６１０ｌ２との間隔、ホール素子６１０ｒ１と６１０ｒ２との間隔は、０．２ｍｍであり、パッケージモールド部はｚ方向の厚みが１．５ｍｍ、ｘ方向の幅が８．２ｍｍ、ｙ方向の高さが３ｍｍである。センサ６０の磁気コンセントレータ６１１として、パーマロイを用いることができる。なお、磁気コンセントレータ６１１を大きくすることでホールＩＣ６１の検出感度は向上するが、磁気コンセントレータ６１１が磁気飽和する最大磁束密度が低下するため、検出感度と最大磁束密度が最適な値となるように大きさを選択する。
なお、検出方向がｘ、ｚ方向であれば、ホールＩＣ６１に代えてＭＲ素子等の他の種類の素子を用いてもよいし、検出方向がｘ、ｚ方向を含めば複数の軸方向にそれぞれ磁気検出素子を配置した多軸磁気検出ＩＣを用いてもよい。
（変位検出装置の動作）
次に、実施の形態の作用を、図１‐図８を用いて説明する。
次に、実施の形態の作用を、図１‐図８を用いて説明する。
図５Ａ（ａ）‐（ｃ）及び図５Ｂ（ｄ）、（ｅ）は、変位検出装置の動作を説明するための概略図である。
図５Ａ（ａ）に示すように、可動シーブ２１が移動していない状態（ｘ＝Ｌ／２）、つまり、可動シーブ２１と固定シーブ１５が最も離れた状態において、磁石６２から可動シーブ２１の円周面２１１へと誘引される磁束は図中の矢印のようになり、ホールＩＣ６１のホール素子６１０ｌ及び６１０ｒが検出する磁束密度のｘ成分は正及び負であるため、その差分ΔＢｘは可動シーブ２１の移動範囲内において最も大きくなる。また、ホール素子６１０ｌ及び６１０ｒが検出する磁束密度のｚ成分は同等であるため、ｚ成分の差分ΔＢｚは０となる。
次に、図５Ａ（ｂ）に示すように、可動シーブ２１が移動していない状態と中間点との間に移動した状態（ｘ＝Ｌ／４）において、左半分の磁束は円周面２１１に引き寄せられ、右半分の磁束は凹部２１０に向かうような磁場が形成されるため、ホール素子６１０ｌが検出する磁束密度は図５Ａ（ａ）の場合と同等であるが、ホール素子６１０ｒが検出する磁束は図５Ａ（ｂ）の場合より小さくなり、ホールＩＣ６１が検出する磁束密度のｘ成分の差分が図５Ａ（ａ）の場合に比べて小さくなる。また、ホール素子６１０ｒが検出する磁束密度のｚ成分は図５Ａ（ａ）の場合に比べて小さくなるため、ｚ成分の差分ΔＢｚは負の方向でｘ＝Ｌ／２の状態より小さい値となる。
次に、図５Ａ（ｃ）に示すように、可動シーブ２１がｘ方向の中間点（ｘ＝０）に移動した状態において、磁石６２から可動シーブ２１の凹部２１０へと誘引される磁束は図中の矢印のようになり、ホール素子６１０ｌ及び６１０ｒが検出する磁束密度のｘ成分は正及び負であるが、図５Ａ（ａ）の場合に比べて、それぞれの絶対値は小さくなる。従って、磁束密度のｘ成分の差分は最小となる。また、ホール素子６１０ｌ及び６１０ｒが検出する磁束密度のｚ成分は同等であるため、ｚ成分の差分ΔＢｚは０となる。
次に、図５Ｂ（ｄ）に示すように、可動シーブ２１が中間点と最も移動した状態の間に移動した状態（ｘ＝‐Ｌ／４）において、図５Ａ（ｂ）と左右反転した状態となり、ホールＩＣ６１が検出する磁束密度のｘ成分の差分が図５Ａ（ｂ）の場合と同等となる。また、ホール素子６１０ｒが検出する磁束密度のｚ成分は図５Ａ（ｂ）の場合の正負を反転させたものとなる。
また、図５Ｂ（ｅ）に示すように、可動シーブ２１がｘ方向に最も移動した状態（ｘ＝‐Ｌ／２）、つまり、可動シーブ２１と固定シーブ１５が最も接近した状態において、図５Ａ（ａ）と同様の状態となり、ホールＩＣ６１のホール素子６１０ｌ及び６１０ｒが検出する磁束密度のｘ成分は正及び負であるため、その差分ΔＢｘは可動シーブ２１の移動範囲内において最も大きくなる。また、ホール素子６１０ｌ及び６１０ｒが検出する磁束密度のｚ成分は同等であるため、ｚ成分の差分ΔＢｚは０となる。
以上に説明したように、ホールＩＣ６１の検出する磁束密度をグラフにすると以下の図６及び図７のようになる。
図６は、可動シーブ２１の変位量に対するホールＩＣ６１が検出する磁場のｘ成分を示すグラフ図である。
ホールＩＣ６１が検出する磁束密度のｘ成分の差分ΔＢｘは、可動シーブ２１の変位量が最小（ｘ＝Ｌ／２）及び最大（ｘ＝‐Ｌ／２）においてΔＢｘは最大となり、変位量の中間点（ｘ＝０）においてΔＢｘは最小となる。なお、ΔＢｏｆｆｓｅｔは、ホール素子６１０ｌ及び６１０ｒに対して常に外に開く向きの磁界がバイアスされているために生じるものであり、磁石６２によって形成される磁界が変化すれば変化するものである。なお、磁石６２の磁気特性は温度に依存するため、ΔＢｏｆｆｓｅｔの値も温度に依存するものとなる。
図７は、可動シーブ２１の変位量に対するホールＩＣ６１が検出する磁場のｚ成分を示すグラフ図である。
ホールＩＣ６１が検出する磁束密度のｚ成分の差分ΔＢｚは、可動シーブ２１の変位量が最小（ｘ＝Ｌ／２）、中間点（ｘ＝０）、最も変位した点（ｘ＝‐Ｌ／２）においてＢｚは０となり、経過点（ｘ＝Ｌ／４）で最小に、経過点（ｘ＝‐Ｌ／４）で最大になる。
図８は、可動シーブ２１の変位量に対するセンサ６０の出力を示すグラフ図である。
センサ６０は、上記した磁束密度のｘ成分Ｂｘ及びｚ成分Ｂｚから、Ａｒｃｔａｎ（ΔＢｚ／（ΔＢｘ‐ΔＢｏｆｆｓｅｔ））＝αを演算して、角度αを算出し、角度αに比例した電圧Ｖｏｕｔを出力する。電圧Ｖｏｕｔは、変位ｘに線形なものとなる。なお、磁石６２の磁気特性は温度に依存するため、ΔＢｏｆｆｓｅｔの値も温度に応じて変更するものとする。
（実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態によれば、測定対象である可動シーブ２１の円周面２１１に凹部２１０を形成し、磁石６２から凹部２１０に誘引される磁束をセンサ６０で検出するようにしたため、可動シーブ２１の位置を非接触で直接検出することができる。なお、凹部２１０は、垂直に段差を形成する他、曲線で形成しても同様の効果を奏する。
上記した第１の実施の形態によれば、測定対象である可動シーブ２１の円周面２１１に凹部２１０を形成し、磁石６２から凹部２１０に誘引される磁束をセンサ６０で検出するようにしたため、可動シーブ２１の位置を非接触で直接検出することができる。なお、凹部２１０は、垂直に段差を形成する他、曲線で形成しても同様の効果を奏する。
また、出力はＡｒｃｔａｎ（ΔＢｚ／（ΔＢｘ‐ΔＢｏｆｆｓｅｔ））＝αを演算して求めるものであるため、出力である電圧Ｖｏｕｔは、変位ｘに線形なものとなる。これは、一般的なギアセンサの出力はスイッチング式であり、ギアの歯の数しかカウントできないのに対し、連続的な変位が得られる点で有利である。また、ｘ方向及びｚ方向の磁束の差分からαを求めるため、ホールＩＣ６１は外乱ノイズを拾いづらいものとなる。
また、ホール素子６１０ｌとホール素子６１０ｒとをｘ方向に一定の距離を隔てて配置し、軟磁性体である可動シーブ２１が無限遠に配置されていると仮定した場合の磁石６２により形成される磁束がホール素子６１０ｌとホール素子６１０ｒに対象になるようにし、ホール素子６１０ｌの出力とホール素子６１０ｒの出力との差分から変位を求めるようにしたため、検出可能な変位Ｌが凹部の幅ｌの２倍である。ホール素子６１０ｌとホール素子６１０ｒのいずれかを用いた場合は、検出可能な変位は凹部の幅ｌと同等になるため、これに比べて２倍となる。
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能である。例えば、以下に示す変形例のように変形が可能であり、それぞれを組み合わせてもよい。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能である。例えば、以下に示す変形例のように変形が可能であり、それぞれを組み合わせてもよい。
（変形例１）
図９は、可動シーブの構成の変形例を示す断面図である。
図９は、可動シーブの構成の変形例を示す断面図である。
センサ６０の測定対象として、円周面２１１に凸部２１２を設けた可動シーブ２１ａを用いてもよい。なお、凸部２１２は、図９に示すようにその断面の端部が垂直なものの他、ドーム形状であってもよい。また、凸部２１２は、可動シーブ２１ａと別部品として構成してもよい。また、凹部を形成する場合も凹部周辺を別部品として構成してもよい。
また、上記実施の形態では、変位検出装置を無段変速装置として用いる例を示したが、無段変速装置に限らず測定対象が円周面を有するものであれば同様に適用できる。他の装置としては、モータのシャフト等が挙げられ、非接触で変位を検出することができる。また、測定対象は必ずしも回転しないものであってもよい。その場合は凹部や凸部を全周に渡って設けなくてもよい。また、測定対象は、回転する場合は全周にわたって回転するものであってもよいし（３６０°）、部分的に回転するものであってもよい（＜３６０°）。
また、上記した実施の形態のセンサ、磁石の組み合わせは例示であって、位置検出の機能が損なわれず、本発明の要旨を変更しない範囲内で、これらをそれぞれ適宜選択して新たな組み合わせに変更して用いてもよい。
１０ 無段変速機
１１ クランク軸
１２ プーリ軸
１３ ランププレート
１５ 固定シーブ
１７ カム面
１９ 遠心ウエイト
２０ 駆動プーリ
２１ 可動シーブ
２２ ベルト
２３ ボス部
２４ ベアリング
２６ アーム
２８ 変速機ケース
３０ アクチュエータ
３２ モータ
４６ 出力ロッド
５４ 先端
５５ 溝
６０ センサ
６１ ホールＩＣ
６２ 磁石
２１０ 凹部
２１１ 円周面
２１２ 凸部
６１０ 基板
６１１ｌ、６１１ｒ 磁気コンセントレータ
１１ クランク軸
１２ プーリ軸
１３ ランププレート
１５ 固定シーブ
１７ カム面
１９ 遠心ウエイト
２０ 駆動プーリ
２１ 可動シーブ
２２ ベルト
２３ ボス部
２４ ベアリング
２６ アーム
２８ 変速機ケース
３０ アクチュエータ
３２ モータ
４６ 出力ロッド
５４ 先端
５５ 溝
６０ センサ
６１ ホールＩＣ
６２ 磁石
２１０ 凹部
２１１ 円周面
２１２ 凸部
６１０ 基板
６１１ｌ、６１１ｒ 磁気コンセントレータ
Claims (3)
- 磁場を形成する磁石と、
回転するとともに、回転軸方向に変位するものであって、円周面に凹部又は凸部を有する測定対象と、
前記磁石と、前記測定対象の円周面との間に配置され、前記磁石が形成し前記測定対象の前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を前記回転軸方向及び前記測定対象の半径方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力する検出素子と、当該検出素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサとを有し、
前記センサは、前記検出素子を前記回転軸方向に予め定めた間隔で、組で配置し、前記信号処理回路は、前記回転軸方向及び前記半径方向について当該複数の検出素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号として出力する変位検出装置。 - 磁場を形成する磁石と、
円周面に凹部又は凸部を有する可動シーブと、
前記磁石と、前記可動シーブの円周面との間に配置され、前記磁石が形成し前記可動シーブの前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記可動シーブの変位に伴う磁束密度の変化を前記可動シーブの回転軸方向及び前記可動シーブの半径方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力する検出素子と、当該検出素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサとを有し、
前記センサは、前記検出素子を前記回転軸方向に予め定めた間隔で、組で配置し、前記信号処理回路は、前記回転軸方向及び前記半径方向について当該複数の検出素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号として出力する無段変速装置。 - 磁場を形成する磁石と、
回転するとともに回転軸方向に変位する測定対象の円周面に形成された凹部又は凸部と、前記磁石との間に配置され、前記磁石が形成し前記測定対象の前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を前記回転軸方向及び前記測定対象の半径方向でそれぞれ検出して磁束密度に応じた出力値を出力する検出素子と、当該検出素子の出力を処理する信号処理回路とを備えるセンサとを有し、
前記センサは、前記検出素子を前記回転軸方向に予め定めた間隔で、組で配置し、前記信号処理回路は、前記回転軸方向及び前記半径方向について当該複数の検出素子の出力値の差分をそれぞれ第１の差分及び第２の差分として算出し、当該第１の差分及び当該第２の差分の比に基づいて求まる値を出力信号として出力する変位検出装置。
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