JP2023074404A - ストロークセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】小型でかつ高精度にストローク位置を検出可能なストロークセンサを提供する。【解決手段】ストロークセンサ１は、被測定部材であるラック軸１３のストロークに伴って回転する円板状の２つの回転体２と、２つの回転体２の回転をそれぞれ検出する回転検出部３と、回転検出部３が検出した２つの回転体２の回転を基に、ラック軸１３のストローク位置を求めるストローク位置検出部４と、を備え、２つの回転体２の少なくとも一方が、ラック軸１３に直接接触して設けられており、２つの回転体２は、ラック軸１３の軸方向に対して垂直な配列方向に並んで設けられると共に、軸方向及び配列方向と垂直な配列垂直方向においてラック軸１３と隣り合うように設けられており、かつ、軸方向から見て、２つの回転体２のそれぞれは、その回転軸方向が配列方向に対して傾斜するように設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、ストロークセンサに関する。

近年、自動車へのステアバイワイヤの適用が進んでいる。ステアバイワイヤでは、従来の転舵機構とは異なり、操舵輪と転舵機構とが機械的に接続されておらず、操舵輪と転舵機構とが電気的に接続されている。そのため、ステアバイワイヤを適用することにより、自動車内デザインの自由度が高くなると共に、操舵機構の軽量化が可能になり、さらには、車輪からの路面反力を操舵輪で直接受けないという特徴がある。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。

国際公開２０２１／２１０１２５号

上記のステアバイワイヤでは、人の行ってきた細やかな操舵及び転舵を再現するために高精度な制御が必要であり、転舵角を高精度に取得することが求められる。転舵角を高精度に取得するためには、すなわちラック軸の軸方向の変位（ストローク位置）を高精度に取得することが求められる。すなわち、ラック軸のストローク位置を高精度に検出可能なストロークセンサが求められている。

また、ストロークセンサは、ラック軸を収容するハウジングの内部に収容される。ハウジング内部において、ストロークセンサを収容可能なスペースは限られており、小型なストロークセンサが求められている。

そこで、本発明は、小型でかつ高精度にストローク位置を検出可能なストロークセンサを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、軸方向にストロークする棒状の被測定部材のストローク位置を検出するセンサであって、前記被測定部材のストロークに伴って回転する円板状の２つの回転体と、前記２つの回転体の回転をそれぞれ検出する回転検出部と、前記回転検出部が検出した前記２つの回転体の回転を基に、前記被測定部材のストローク位置を求めるストローク位置検出部と、を備え、前記２つの回転体の少なくとも一方が、前記被測定部材に直接接触して設けられており、前記２つの回転体は、前記被測定部材の軸方向に対して垂直な配列方向に並んで設けられると共に、前記軸方向及び前記配列方向と垂直な配列垂直方向において前記被測定部材と隣り合うように設けられており、かつ、前記軸方向から見て、前記２つの回転体のそれぞれは、その回転軸方向が前記配列方向に対して傾斜するように設けられている、ストロークセンサを提供する。

本発明によれば、小型でかつ高精度にストローク位置を検出可能なストロークセンサを提供できる。

（ａ）は、本実施の形態に係るストロークセンサを備えたステアリング装置の模式図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 回転体と回転体側基板の平面図である。 検出回路の一例を示す回路図である。 支持部材による回転体の支持構造の一例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、図１のストロークセンサの一変形例を示す模式図である。 （ａ），（ｂ）は、回転体と導体パターンの変形例を示す平面図である。 図１（ｂ）のストロークセンサの一変形例を示す模式図である。 本発明の他の実施の形態に係るストロークセンサを示す模式図である。 回転体と回転体側基板の平面図である。 （ａ），（ｂ）は、図８のストロークセンサの一変形例を示す模式図である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

（ステアリング装置１０）
図１（ａ）は、本実施の形態に係るストロークセンサ１を備えたステアリング装置１０の模式図であり、図１（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。

図１（ａ）に示すように、ステアリング装置１０は、転動輪１１（自動車の前輪など）に連結されたタイロッド１２と、タイロッド１２に連結されたラック軸１３と、ラック軸１３を収容するハウジング１４と、ラック軸１３を駆動するモータ１５と、ステアリングホイール等を含む操舵機構１６と、を備えている。このステアリング装置１０では、操舵機構１６による操舵操作に応じてモータ１５を駆動し、ラック軸１３を軸方向に（図示左右方向に）ストロークすることで、転動輪１１を転動させ転舵を行う。ラック軸１３には、軸方向に沿って等間隔に歯が形成された歯部（ラック）１３ａを有しており、モータ１５により駆動されるピニオン１５ａが歯部１３ａに歯合することで、ラック・ピニオン機構が構成されている。

図１（ｂ）に示すように、ラック軸１３は、軸方向に垂直な断面において、一部が切り欠かれた形状となっており、その外周面が直線部１３ｂと円弧部１３ｃとで構成されている。この直線部１３ｂに相当するラック軸１３の外周面における平面部分に、歯部１３ａが形成されている。ラック軸１３は、本実施の形態に係るストロークセンサ１でストローク位置の検出対象となる部材であり、本発明の被測定部材に相当する。

（ストロークセンサ１）
ストロークセンサ１は、軸方向にストロークする棒状の被測定部材としてのラック軸１３のストローク位置（変位）を検出するセンサである。ストロークセンサ１は、２つの回転体２と、回転検出部３と、ストローク位置検出部４と、支持部材５と、を備えている。

（回転体２）
回転体２は、被測定部材であるラック軸１３のストロークに伴って回転する部材であり、円板状に形成されている。本実施の形態では、第１回転体２１と第２回転体２２の２つの回転体２を用いる。ストロークセンサ１では、ラック軸１３のストロークを第１及び第２回転体２１，２２の回転に変換し、第１及び第２回転体２１，２２の回転を基に、ラック軸１３のストローク位置を検出する。

ラック軸１３のストロークに伴って回転するように、第１及び第２回転体２１，２２は、その回転軸が、ストローク方向、すなわちラック軸１３の軸方向に対して垂直となるように設けられている。

ストロークセンサ１では、ラック軸１３のストローク位置を精度よく検出するため、２つの回転体２の少なくとも一方が、ラック軸１３に直接接触して設けられている。本実施の形態では、第１及び第２回転体２１，２２の両方がラック軸１３に直接接触している。

より具体的には、本実施の形態では、第１及び第２回転体２１，２２の両方が、ラック軸１３の歯部１３ａに直接歯合する歯車からなる。なお、ラック軸１３の歯部１３ａは、上述のとおり、ラック軸１３をモータ１５でストロークさせるために用いられるものであるが、本実施の形態では、この歯部１３ａをストローク位置の検出にも併用している。

本実施の形態に係るストロークセンサ１では、２つの回転体２１，２２は、ラック軸１３の軸方向に対して垂直な配列方向に並んで設けられると共に、軸方向及び配列方向と垂直な配列垂直方向においてラック軸１３と隣り合うように設けられている。そして、軸方向から見て、２つの回転体２１，２２のそれぞれは、その回転軸方向が配列方向に対して傾斜するように設けられている。

Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を定義すると、Ｚ軸方向が「軸方向」、Ｙ軸方向が「配列方向」、Ｘ軸方向が「配列垂直方向」に対応することになる。すなわち、ストロークセンサ１では、ラック軸１３の軸方向をＺ軸方向としたとき、両回転体２１，２２がＹ軸方向に並んで配置されており、両回転体２１，２２とラック軸１３とがＹ軸方向に隣り合っており、かつ、両回転体２１，２２の回転軸方向がＹ軸方向に対して傾斜している。

これにより、回転体２１，２２がラック軸１３の径方向外方へと大きく突出してしまうことを抑制でき、ストロークセンサ１全体を小型化できる。ステアリング装置１０のハウジング１４内の空間は非常に小さいが、このようなハウジング１４内の限られた空間であっても、ラック軸１３の一側にコンパクトに収容可能な小型なステアリング装置１０を実現できる。

ラック軸１３の歯部１３ａに対して両回転体２１，２２が傾斜することになるため、両回転体２１，２２としては、歯のある面が円錐状に形成された笠歯車を用いるとよい。

本実施の形態では、両回転体２１，２２は、その回転軸が互いに交差するように配置されている。詳細は後述するが、本実施の形態では、磁気を用いて回転体２１，２２の回転を検出するため、磁気の干渉を避けるために、両回転体２１，２２は、その回転軸が互いに直交する（回転軸に沿った直線が互いに直行する）ように配置されている。なお、この点の詳細については、後述する。ただし、両回転体２１，２２の回転軸のなす角度に多少の誤差は許容される。具体的には、両回転体２１，２２の回転軸のなす角度は、８０°以上１００°以下であればよい。

両回転体２１，２２は、ラック軸１３の軸方向（Ｘ軸方向）において回転軸が同じ位置となるように（つまり、回転軸がＹ軸方向に並ぶように）配置されている。また、両回転体２１，２２の配列方向（Ｙ軸方向）に対して回転軸が傾斜する角度が両回転体２１，２２で同じ角度（４５°）となっている。さらにまた、ラック軸１３の軸方向から見て、ラック軸１３の径方向外側から内側にかけて、徐々に両回転体２１、２２間の距離が離れるように、両回転体２１，２２が傾斜して配置されている。両回転体２１，２２は、支持部材５により回転可能な状態で支持されている。支持部材５の詳細については後述する。

さらに、本実施の形態では、第１回転体２１と第２回転体２２の外径（歯数）を異ならせている。ここでは、第１回転体２１の外径（歯数）が第２回転体２２の外径（歯数）よりも大きくなっている。この理由については、後述する。

（回転検出部３）
回転検出部３は、２つの回転体２１，２２の回転をそれぞれ検出するものである。回転検出部３は、２つの回転体側基板３１と、２つの検出コイル３２と、２つの検出回路３３と、を有している。

回転体側基板３１は、２つの回転体２１，２２の回転軸方向端面にそれぞれ一体に設けられており、対応する回転体２１，２２の回転と共に回転する。本実施の形態では、回転体２１，２２におけるラック軸１３と反対側の回転軸方向端面に、回転体２１，２２と同軸となるように円板状の回転体側基板３１がそれぞれ一体に設けられている。回転体側基板３１は、対応する回転体２１、２２の外径よりも小さく（より詳細には、歯の底部よりも外径が小さく）形成されている。

図２に示すように、回転体側基板３１は、回転体２１，２２の周方向に沿って所定のパターンで形成された導体パターン３１ａを有している。図示の例では、回転体２１，２２の周方向に沿って、回転体２１，２２の径方向に沿った厚さが徐々に変化するように導体パターン３１ａを形成しており、最も厚くなる部分と最も薄くなる部分とが径方向に対向するように導体パターン３１ａを形成している。なお、本実施の形態では、第１回転体２１と第２回転体２２との外径（歯数）を異ならせているため、それに伴って回転体側基板３１や導体パターン３１ａの大きさも異なっている。ただし、導体パターン３１ａのパターン構成自体は、回転体２１，２２の周方向において同じパターン構成となっている。

２つの検出コイル３２は、対応する回転体側基板３１と対向するようにそれぞれ設けられている。両検出コイル３２は、回転体２１，２２の回転に伴って回転しないように固定して設けられている。検出コイル３２に交流電圧が印加されると、検出コイル３２で発生した磁界によって、検出コイル３２と対向している導体パターン３１ａに渦電流が発生する。そして、導体パターン３１ａで生じた渦電流によって発生した磁界によって、検出コイル３２のインダクタンスが変化する。この検出コイル３２のインダクタンスの変化は、導体パターン３１ａの形状等（ここでは、回転体２１，２２の径方向に沿った厚さ）によって変化するため、この検出コイル３２のインダクタンスの変化を基に、対応する回転体２１，２２の回転角度をそれぞれ検出することができる。

検出コイル３２は、当該検出コイル３２で発生する磁界の方向（磁界発生方向）が、回転体２１，２２の回転軸と平行となるように配置されている。さらに、本実施の形態では、２つの検出コイル３２は、磁界発生方向が互いに直交するようにそれぞれ配置されている（両検出コイル３２の磁界発生方向と平行な両回転体２１，２２の回転軸も互いに直交することになる）。これにより、一方の回転体２（例えば第１回転体２１）に対応する検出コイル３２で発生した磁界が、他方の回転体２（例えば第２回転体２２）に対応する検出コイル３２に影響を及ぼすことを抑制することが可能になり、検出精度の向上を図ることが可能になる。なお、本実施の形態では、各々の回転体２１，２２に対して１つずつ検出コイル３２を設けているが、各々の回転体２１，２２に対して、２つ以上の検出コイル３２を設けてもよい。つまり、各々の回転体２１，２２に対して設ける検出コイル３２の数量は、１つ以上であるとよい。

検出回路３３は、検出コイル３２それぞれに交流電圧を印加した際の両検出コイル３２のインダクタンスの変化を基に、対応する回転体２１，２２の回転角度をそれぞれ検出する回路である。本実施の形態では、検出回路３３は、検出コイル３２のインダクタンスの変化を、共振周波数の変化により検出するように構成されている。

図３は、検出回路３３の一例を示す回路図である。図３では、検出コイル３２のインダクタンスをＬｃ、導体パターン３１ａに生じるインダクタンスをＬｅ、導体パターン３１ａの抵抗をＲｅとし、検出コイル３２と導体パターン３１ａの相互インダクタンスをＭとして示している。

検出回路３３は、検出コイル３２と直列接続される抵抗Ｒｓと、直列接続された検出コイル３２及び抵抗Ｒｓに対して並列に接続される容量素子Ｃｐと、これら検出コイル３２、抵抗Ｒｓ、及びＣｐから構成される共振回路３３ａの共振周波数を検出する共振周波数検出部３３ｂと、共振周波数検出部３３ｂが検出した共振周波数を基に、回転体２１，２２の回転角度を求める回転角度演算部３３ｃと、を有している。

図３の回路において、検出回路３３の共振周波数検出部３３ｂが検出する共振回路３３ａの共振周波数ｆ_０は、下式で表すことができる。

回転角度演算部３３ｃは、共振周波数検出部３３ｂが検出した共振周波数ｆ_０を基に、検出コイル３２と対向している導体パターン３１ａの影響に応じた検出コイル３２のインダクタンスＬｃの変化を検出し、回転体２１，２２の回転角度をそれぞれ求める。

図１（ｂ）に示すように、検出回路３３と検出コイル３２は、固定側回路基板３４に搭載されている。固定側回路基板３４は、回転体側基板３１と対向して設けられており、支持部材５を介してハウジング１４に固定されている。

（ストローク位置検出部４）
ストローク位置検出部４は、検出回路３３が検出した２つの回転体２１，２２の回転（回転角度）を基に、ラック軸１３のストローク位置を演算により求める。ストローク位置検出部４は、ＣＰＵ等の演算素子、メモリ、ソフトウェア、インターフェイス等を適宜組み合わせて実現されている。

上述のように、本実施の形態では、２つの回転体２１，２２の外径（歯数）を異ならせており、ラック軸１３をストロークさせた際の回転角度が２つの回転体２１，２２で互いに異なるように構成されている。よって、これら両回転体２１，２２の回転角度を基に、高精度にストローク位置を検出することが可能である。また、両回転体２１，２２での検出周期（回転体２１，２２の歯数に応じた導体パターン３１ａの回転周期）を適宜に異ならせることで、各回転体２１，２２の外周の長さよりも長いストローク長においても、ストローク位置を検出可能となる。よって、例えば、比較的小さい回転体２１，２２を用いても、ラック軸１３のストローク位置を精度よく検出可能となる。

ストローク位置検出部４は、例えば、自動車の電子制御ユニットに搭載されてもよい。この場合、検出回路３３を搭載した固定側回路基板３４と電子制御ユニットとがケーブル等により適宜接続される。なお、これに限らず、ストローク位置検出部４は、自動車の電子制御ユニットとは別体に構成され、検出したラック軸１３のストローク位置を電子制御ユニットに出力するように構成されていてもよい。例えば、ストローク位置検出部４は、固定側回路基板３４に搭載されていてもよいし、電子制御ユニットとは別体の専用のユニットを構成していてもよい。

（支持部材５）
支持部材５は、回転体２１，２２や固定側回路基板３４を支持するためのものであり、樹脂等の非磁性体からなるものを用いるとよい。支持部材５は、ステアリング装置１０のハウジング１４に固定される直線状の固定部５１と、固定部５１の両端からラック軸１３に向かって延出された一対のアーム部５２と、を一体に有する。

固定部５１は、ボルト等の固定部材５３によりハウジング１４に固定されている。アーム部５２は、固定部５１から垂直に伸びる平行部５２ａと、平行部５２ａの先端部から内方（対向するアーム部５２側）に傾斜して伸びる傾斜部５２ｂと、を有している。傾斜部５２ｂの先端部には、笠歯車である回転体２１，２２が、傾斜部５２ｂに対して回転可能に取り付けられている。そして、回転体２１，２２よりも平行部５２ａ側の傾斜部５２ｂには、固定側回路基板３４が固定されている。

図４は、支持部材５による回転体２の支持構造の一例を示す図である。図４に示すように、支持部材５におけるアーム部５２の先端部は、回転体２の中心に形成された貫通孔２ａに挿通されており、貫通孔２ａを挟み込むように、一対の鍔部５２ｃが形成されている。この一対の鍔部５２ｃが貫通孔２ａの周縁の支持部材５に干渉することにより、回転体２が支持部材５に回転可能に支持されている。なお、支持部材５の具体的な形状は図示のものに限定されず、各部材の配置やハウジング１４の形状等に応じて適宜変更可能である。つまり、支持部材５は、少なくとも、回転体２１，２２を回転可能に支持すると共に、固定側回路基板３４を支持でき、かつ、ハウジング１４に固定されるものであればよい。さらには、回転体２１，２２を支持する支持部材５と、固定側回路基板３４を支持する支持部材５とを別体に構成してもよい。

（変形例）
本実施の形態では、第１及び第２回転体２１，２２の両方が、ラック軸１３の歯部１３ａに直接歯合する歯車からなる場合について説明した。ただし、これに限らず、第１及び第２回転体２１，２２の少なくとも一方が、ラック軸１３の歯部１３ａに直接歯合する歯車であればよい。例えば、図５（ａ）に示すように、一方の回転体２（ここでは、第１回転体２１）が歯部１３ａに直接歯合する歯車からなり、他方の回転体２（ここでは、第２回転体２２）が一方の回転体２（ここでは、第１回転体２１）に歯合する歯車からなってもよい。なお、例えば、第１回転体２１と第２回転体２２との間に１つ以上の歯車を介在させることも可能であるが、コスト上昇の原因となり、また故障が発生しやすくなるおそれがあるため、好ましくない。

さらに、図５（ｂ）に示すように、固定側回路基板３４には検出コイル３２のみを設け、固定側回路基板３４とは別体に設けた共通基板３５に、検出回路３３を一括して搭載するように構成してもよい。固定側回路基板３４と共通基板３５とは、ワイヤ３６により電気的に接続される。なお、この場合、検出回路３３の一部を固定側回路基板３４に搭載しても構わない。

また、本実施の形態では、２つの回転体２１，２２の外径（歯数）を異ならせたが、これに限らず、図６（ａ）に示すように、２つの回転体２１，２２の外径（歯数）を同じとしてもよい。つまり、２つの回転体２１，２２は、ラック軸１３をストロークさせた際の回転角度が同じとなるように構成されていてもよい。この場合、２つの回転体２１，２２での検出周期を異ならせるために、２つの回転体２１，２２対応する導体パターン３１ａは、回転体２１、２２の周方向において異なるパターン構成となるように形成されているとよい。図示の例では、一方の回転体２（第１回転体２１）では、導体パターン３１ａが最も厚くなる位置と最も薄くなる位置とが１８０°間隔でそれぞれ１か所となっているが、他方の回転体２（第２回転体２２）では、最も厚くなる位置と最も薄くなる位置とが９０°毎に交互に形成されている。これにより、２つの回転体２１，２２の外径（歯数）を異ならせた場合と同等の効果を得ることができる。

さらに、本実施の形態では、回転体２の周方向に沿って導体パターン３１ａの厚さを徐々に変化させたが、これに限らず、導体パターン３１ａは、例えば図６（ｂ）に示すように、一定の厚さで、かつ回転体２の周方向に所定の間隔で形成されたパターン構成であってもよい。

また、本実施の形態では、ラック軸１３の一部が切りかかれており、そこに歯部１３ａが形成されている場合について説明したが、図７に示すように、ラック軸１３の軸方向に垂直な断面形状が円形であり、その外周面にらせん状の歯を有する歯部１３ａが形成されていてもよい。この場合、２つの回転体２１，２２として、クラウンギアを用いればよい。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係るストロークセンサ１では、被測定部材であるラック軸１３のストロークに伴って回転する円板状の２つの回転体２と、２つの回転体２の回転をそれぞれ検出する回転検出部３と、回転検出部３が検出した２つの回転体２の回転を基に、被測定部材であるラック軸１３のストローク位置を求めるストローク位置検出部４と、を備え、２つの回転体２の少なくとも一方が、被測定部材であるラック軸１３に直接接触して設けられており、２つの回転体２は、被測定部材であるラック軸１３の軸方向に対して垂直な配列方向に並んで設けられると共に、軸方向及び配列方向と垂直な配列垂直方向において被測定部材であるラック軸１３と隣り合うように設けられており、かつ、軸方向から見て、２つの回転体２のそれぞれは、その回転軸方向が配列方向に対して傾斜するように設けられている。

２つの回転体２を用いてストローク位置を検出することで、検出精度の向上を図ることができ、また、２つの回転体２を傾斜して配置することで、回転体２１，２２がラック軸１３の径方向外方へと突出することが抑制され、ストロークセンサ１全体を小型化できる。すなわち、本実施の形態によれば、小型でかつ高精度にストローク位置を検出可能なストロークセンサ１を実現できる。また、ストロークセンサ１では、回転体の少なくとも一方をラック軸１３に直接接触させており、ラック軸１３のストローク（変位）を直接取得するため、高精度なストローク位置の検出が可能である。

また、本実施の形態では、検出コイル３２と導体パターン３１ａとによる磁気を用いた方式により回転体２の回転を検出している。そのため、ステアリング装置１０のハウジング１４内のグリス等の影響を受けず、精度よくストローク位置を検出可能である。

（他の実施の形態）
図８に示すストロークセンサ１ａは、図１（ｂ）のストロークセンサ１と基本的に同じ構成であり、回転検出部３の構成が異なっている。ストロークセンサ１ａでは、回転検出部３は、２つの回転体２１，２２にそれぞれ一体に設けられた２つの磁石６１と、回転体２１，２２の回転に伴って回転しないようにそれぞれ設けられ、２つの磁石６１からの磁界を検出する磁気検出素子６２と、磁気検出素子６２の検出結果を基に、対応する回転体２１，２２の回転角度を検出する検出回路６３と、を有している。

磁石６１は、対応する回転体２１，２２の軸方向端面に一体に設けられ、回転体２１，２２と共に回転する。図９に示すように、本実施の形態では、回転体２１，２２の周方向に沿ってＮ極とＳ極とが形成された円柱状（円板状）の磁石６１を設けた。なお、磁石６１の形状は図示のものに限定されず、例えば棒状の磁石６１であってもよい。また、回転体２１，２２の周方向に沿ってＮ極とＳ極とが複数形成されたリング状の磁石６１であってもよい。

ストロークセンサ１ａでは、２つの回転体２１，２２に対応して２つの磁気検出素子６２が用いられている。両磁気検出素子６２は、対応する回転体２１，２２の軸方向端面（磁石６１を設けた側の軸方向端面）と対向するように配置されており、磁石６１からの磁界（磁界強度）を検出する。磁気検出素子６２としては、例えばホール素子を用いることができる。磁気検出素子６２は、固定側基板６４に搭載されており、固定側基板６４は、支持部材５を介してハウジング１４に固定されている。図８，９では、磁気検出素子６２の検出軸を符号Ｄで表している。

２つの磁気検出素子６２は、対応する回転体２１，２２の回転軸方向に対して垂直方向の磁界を検出するように設けられている。そして、２つの回転体２１，２２は、その回転軸が互いに直交するように配置されている。つまり、２つの回転体２１，２２は、磁界の検出方向（検出軸Ｄ）が互いに直交するように配置されている。これにより、一方の回転体２（例えば第１回転体２１）に対応する磁石６１で発生した磁界が、他方の回転体２（例えば第２回転体２２）に対応する磁気検出素子６２に影響を及ぼすことを抑制することが可能になり、検出精度の向上を図ることが可能になる。

なお、図示の例では、回転体２１，２２の回転軸の延長線上の位置（回転軸方向から見て、回転体２１，２２の中心位置）に磁気検出素子６２を配置しているが、支持部材５の構造等によっては磁気検出素子６２の配置が困難となる場合も考えられる。このような場合、回転体２１，２２の回転軸の延長線上の位置（回転軸方向から見て、回転体２１，２２の中心位置）から若干ずれた位置に、磁気検出素子６２を配置してもよい。

検出回路６３は、磁気検出素子６２が検出した磁界強度を基に、対応する回転体２１，２２の回転角度を検出する。検出回路６３は、固定側基板６４に搭載されている。

（他の実施の形態の作用及び効果）
図８のストロークセンサ１ａでは、図１（ｂ）のストロークセンサ１における回転体側基板３１と検出コイル３２に替えて、磁石６１と磁気検出素子６２を用いて回転体２１，２２の回転を検出している。このように構成することでも、図１のストロークセンサ１と同様の効果を得ることができる。すなわち、ストロークセンサ１ａによれば、小型化及び高精度なストローク位置の検出が可能であり、かつ、ハウジング１４内のグリス等の影響を受けずに高精度にストローク位置を検出することが可能である。

（他の実施の形態の変形例）
図８では、２つの磁気検出素子６２を用いる場合について説明したが、２軸の磁気検出素子６２を１つ用いるように構成してもよい。例えば、図１０（ａ）に示すように、ラック軸１３に近づくほど回転体２１，２２同士の距離が徐々に離れていく場合には、回転体２１，２２のラック軸１３側の軸方向端面にそれぞれ磁石６１を設け、両回転体２１，２２の回転軸が交わる位置に、磁気検出素子６２を配置すればよい。そして、磁気検出素子６２は、その２つの検出軸Ｄが、それぞれ両回転体２１，２２の回転軸に対して垂直となるように配置されるとよい。

また、図１０（ｂ）に示すように、ラック軸１３から離れるほど回転体２１，２２同士の距離が徐々に離れていくように回転体２１，２２を配置することも可能である。この場合、回転体２１，２２におけるラック軸１３と対向していない側の軸方向端面にそれぞれ磁石６１を設け、両回転体２１，２２の回転軸が交わる位置に、磁気検出素子６２を配置すればよい。そして、磁気検出素子６２は、その２つの検出軸Ｄが、それぞれ両回転体２１，２２の回転軸に対して垂直となるように配置されるとよい。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］軸方向にストロークする棒状の被測定部材（１３）のストローク位置を検出するセンサであって、前記被測定部材（１３）のストロークに伴って回転する円板状の２つの回転体（２）と、前記２つの回転体（２）の回転をそれぞれ検出する回転検出部（３）と、前記回転検出部（３）が検出した前記２つの回転体（２）の回転を基に、前記被測定部材（１３）のストローク位置を求めるストローク位置検出部（４）と、を備え、前記２つの回転体（２）の少なくとも一方が、前記被測定部材（１３）に直接接触して設けられており、前記２つの回転体（２）は、前記被測定部材（１３）の軸方向に対して垂直な配列方向に並んで設けられると共に、前記軸方向及び前記配列方向と垂直な配列垂直方向において前記被測定部材（１３）と隣り合うように設けられており、かつ、前記軸方向から見て、前記２つの回転体（２）のそれぞれは、その回転軸方向が前記配列方向に対して傾斜するように設けられている、ストロークセンサ（１）。

［２］前記回転検出部（３）は、前記２つの回転体（２）の回転軸方向端面にそれぞれ一体に設けられ、前記回転体（２）の周方向に沿って所定のパターンで形成された導体パターン（３１ａ）をそれぞれ有する２つの回転体側基板（３１）と、前記２つの回転体側基板（３１）と対向するようにそれぞれ設けられると共に、前記回転体（２）の回転に伴って回転しないように設けられた２つの検出コイル（３２）と、前記検出コイル（３２）それぞれに交流電圧を印加した際の前記検出コイル（３２）のインダクタンスの変化を基に、対応する前記回転体（２）の回転角度をそれぞれ検出する検出回路（３３）と、を有する、［１］に記載のストロークセンサ（１）。

［３］前記２つの回転体（２）は、その回転軸が互いに直交するように配置されており、前記２つの検出コイル（３２）は、前記交流電圧を印加した際の磁界発生方向が互いに直交するようにそれぞれ配置されている、［２］に記載のストロークセンサ（１）。

［４］前記２つの回転体（２）は、前記被測定部材（１３）をストロークさせた際の回転角度が互いに異なるように構成されており、かつ、前記２つの回転体（２）に設けられた前記回転体側基板（３１）に形成された導体パターン（３１ａ）は、前記回転体（２）の周方向において同じパターン構成となるように形成されている、［２］または［３］に記載のストロークセンサ（１）。

［５］前記２つの回転体（２）は、前記被測定部材（１３）をストロークさせた際の回転角度が同じとなるように構成されており、かつ、前記２つの回転体（２）に設けられた前記回転体側基板（３１）に形成された導体パターン（３１ａ）は、前記回転体（２）の周方向において異なるパターン構成となるように形成されている、［２］または［３］に記載のストロークセンサ（１）。

［６］前記回転検出部（３）は、前記２つの回転体（２）にそれぞれ一体に設けられた２つの磁石（６１）と、前記回転体（２）の回転に伴って回転しないようにそれぞれ設けられ、前記２つの磁石（６１）からの磁界を検出する磁気検出素子（６２）と、前記磁気検出素子（６２）の検出結果を基に、対応する前記回転体（６１）の回転角度を検出する検出回路（６３）と、を有する、［１］に記載のストロークセンサ（１ａ）。

［７］前記２つの回転体（２）は、その回転軸が互いに直交するように配置されており、磁界の検出方向が互いに直交するように配置され、対応する前記磁石（６１）の磁界をそれぞれ検出する２つの前記磁気検出素子（６２）を有する、［６］に記載のストロークセンサ（１ａ）。

［８］前記２つの回転体（２）は、その回転軸が互いに直交するように配置されており、前記磁気検出素子（６２）は、互いに直交する２つの方向の磁界を検出可能に構成されており、当該２つの方向でそれぞれ前記２つの磁石（６１）の磁界を検出する、［６］に記載のストロークセンサ（１ａ）。

［９］前記２つの磁石（６１）が同じ構成のものであり、前記２つの回転体（２）は、前記被測定部材（１３）をストロークさせた際の回転角度が互いに異なるように構成されている、［６］乃至［８］の何れか１項に記載のストロークセンサ（１）。

［１０］前記被測定部材（１３）は、その外周面の少なくとも一部に、軸方向に等間隔に歯が形成された歯部（１３ａ）を有し、前記２つの回転体（２）の少なくとも一方は、前記歯部（１３ａ）に直接歯合する歯車からなる、［１］乃至［９］の何れか１項に記載のストロークセンサ（１）。

［１１］前記２つの回転体（２）の両方が、前記歯部（１３ａ）に直接歯合する歯車からなる、［１０］に記載のストロークセンサ（１）。

［１２］前記２つの回転体（２）の一方は、前記歯部（１３ａ）に直接歯合する歯車からなり、前記２つの回転体（２）の他方は、一方の前記回転体（２）に直接歯合する歯車からなる、［１０］に記載のストロークセンサ（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、被測定部材がラック軸１３である場合を説明したが、本発明は、ラック軸１３以外のストロークする部材におけるストローク位置の検出にも適用可能である。

また、上記実施の形態では、回転体２が歯車である場合について説明したが、これに限らず、被測定部材との摩擦により回転するローラ等であってもよい。

１，１ａ…ストロークセンサ
２…回転体
２１…第１回転体
２２…第２回転体
３…回転検出部
４…ストローク位置検出部
５…支持部材
１３…ラック軸（被測定部材）
１３ａ…歯部
３１…回転体側基板
３１ａ…導体パターン
３２…検出コイル
３３…検出回路
６１…磁石
６２…磁気検出素子
６３…検出回路

Claims (12)

1. 軸方向にストロークする棒状の被測定部材のストローク位置を検出するセンサであって、
   前記被測定部材のストロークに伴って回転する円板状の２つの回転体と、
   前記２つの回転体の回転をそれぞれ検出する回転検出部と、
   前記回転検出部が検出した前記２つの回転体の回転を基に、前記被測定部材のストローク位置を求めるストローク位置検出部と、を備え、
   前記２つの回転体の少なくとも一方が、前記被測定部材に直接接触して設けられており、
   前記２つの回転体は、前記被測定部材の軸方向に対して垂直な配列方向に並んで設けられると共に、前記軸方向及び前記配列方向と垂直な配列垂直方向において前記被測定部材と隣り合うように設けられており、
   かつ、前記軸方向から見て、前記２つの回転体のそれぞれは、その回転軸方向が前記配列方向に対して傾斜するように設けられている、
   ストロークセンサ。
2. 前記回転検出部は、
   前記２つの回転体の回転軸方向端面にそれぞれ一体に設けられ、前記回転体の周方向に沿って所定のパターンで形成された導体パターンをそれぞれ有する２つの回転体側基板と、
   前記２つの回転体側基板と対向するようにそれぞれ設けられると共に、前記回転体の回転に伴って回転しないように設けられた２つの検出コイルと、
   前記検出コイルそれぞれに交流電圧を印加した際の前記検出コイルのインダクタンスの変化を基に、対応する前記回転体の回転角度をそれぞれ検出する検出回路と、を有する、
   請求項１に記載のストロークセンサ。
3. 前記２つの回転体は、その回転軸が互いに直交するように配置されており、
   前記２つの検出コイルは、前記交流電圧を印加した際の磁界発生方向が互いに直交するようにそれぞれ配置されている、
   請求項２に記載のストロークセンサ。
4. 前記２つの回転体は、前記被測定部材をストロークさせた際の回転角度が互いに異なるように構成されており、
   かつ、前記２つの回転体に設けられた前記回転体側基板に形成された導体パターンは、前記回転体の周方向において同じパターン構成となるように形成されている、
   請求項２または３に記載のストロークセンサ。
5. 前記２つの回転体は、前記被測定部材をストロークさせた際の回転角度が同じとなるように構成されており、
   かつ、前記２つの回転体に設けられた前記回転体側基板に形成された導体パターンは、前記回転体の周方向において異なるパターン構成となるように形成されている、
   請求項２または３に記載のストロークセンサ。
6. 前記回転検出部は、
   前記２つの回転体にそれぞれ一体に設けられた２つの磁石と、
   前記回転体の回転に伴って回転しないようにそれぞれ設けられ、前記２つの磁石からの磁界を検出する磁気検出素子と、
   前記磁気検出素子の検出結果を基に、対応する前記回転体の回転角度を検出する検出回路と、を有する、
   請求項１に記載のストロークセンサ。
7. 前記２つの回転体は、その回転軸が互いに直交するように配置されており、
   磁界の検出方向が互いに直交するように配置され、対応する前記磁石の磁界をそれぞれ検出する２つの前記磁気検出素子を有する、
   請求項６に記載のストロークセンサ。
8. 前記２つの回転体は、その回転軸が互いに直交するように配置されており、
   前記磁気検出素子は、互いに直交する２つの方向の磁界を検出可能に構成されており、当該２つの方向でそれぞれ前記２つの磁石の磁界を検出する、
   請求項６に記載のストロークセンサ。
9. 前記２つの磁石が同じ構成のものであり、
   前記２つの回転体は、前記被測定部材をストロークさせた際の回転角度が互いに異なるように構成されている、
   請求項６乃至８の何れか１項に記載のストロークセンサ。
10. 前記被測定部材は、その外周面の少なくとも一部に、軸方向に等間隔に歯が形成された歯部を有し、
    前記２つの回転体の少なくとも一方は、前記歯部に直接歯合する歯車からなる、
    請求項１乃至９の何れか１項に記載のストロークセンサ。
11. 前記２つの回転体の両方が、前記歯部に直接歯合する歯車からなる、
    請求項１０に記載のストロークセンサ。
12. 前記２つの回転体の一方は、前記歯部に直接歯合する歯車からなり、
    前記２つの回転体の他方は、一方の前記回転体に直接歯合する歯車からなる、
    請求項１０に記載のストロークセンサ。

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