JP2024063750A - Position Detection Device - Google Patents

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雄太 杉山
宜昭 柳澤
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Abstract

【課題】小型化及び軽量化が可能な位置検出装置を提供する。【解決手段】ストロークセンサ1は、ラックシャフト13に沿って配置された励磁コイル300と、励磁コイル300が発生する磁界により、ラックシャフト13と共に移動する第1及び第2の被検出部21,22の位置に応じた電圧を出力する第1乃至第4の検出コイル31~34とを備える。ラックシャフト13の一方向への移動時において、第1乃至第4の検出コイル31~34と第1及び第2の被検出部21,22の少なくとも一部とがラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に並び始めてから第1及び第2の被検出部21,22の全体が第1乃至第4の検出コイル31~34とラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に並ばなくなるまでの間の全体にわたり、第1乃至第4の検出コイル31~34の出力電圧が正弦波状に変化する。【選択図】図5[Problem] To provide a position detection device that can be made small and lightweight. [Solution] A stroke sensor 1 includes an excitation coil 300 arranged along a rack shaft 13, and first to fourth detection coils 31 to 34 that output voltages according to the positions of first and second detectable parts 21, 22 that move together with the rack shaft 13 due to a magnetic field generated by the excitation coil 300. When the rack shaft 13 moves in one direction, the output voltages of the first to fourth detection coils 31 to 34 change in a sinusoidal shape over the entire period from when the first to fourth detection coils 31 to 34 and at least parts of the first and second detectable parts 21, 22 start to align in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13 until the entire first and second detectable parts 21, 22 are no longer aligned in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13 with the first to fourth detection coils 31 to 34. [Selected Figure] Figure 5

Description

本発明は、所定の移動方向に進退移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置に関する。 The present invention relates to a position detection device that detects the position of a moving member that moves forward and backward in a predetermined moving direction.

従来、所定の移動方向に進退移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置が、産業機械や自動車等の様々な分野で用いられている。 Conventionally, position detection devices that detect the position of a moving member that moves forward and backward in a specific direction of movement are used in various fields such as industrial machinery and automobiles.

特許文献1に記載された電磁誘導式リニアスケールは、第1の交流信号で励磁される所定数のコイル素子からなるコイルアレイと、コイルアレイの外方をその軸に沿って相対変位する磁気部材と、各コイル素子の出力電圧からコイルアレイに対する磁気部材の位置を検出する検出部とを有している。磁気部材は、コイル素子との位置関係に応じてコイル素子の出力電圧の振幅を変化させる。検出部は、コイル素子間の差動出力を合成して得た第2の交流信号と第1の交流信号との位相差から、コイルアレイに対する磁気部材の相対位置をアブソリュートに検出する。 The electromagnetic induction type linear scale described in Patent Document 1 has a coil array consisting of a predetermined number of coil elements excited by a first AC signal, a magnetic member that relatively displaces the outside of the coil array along its axis, and a detection unit that detects the position of the magnetic member relative to the coil array from the output voltage of each coil element. The magnetic member changes the amplitude of the output voltage of the coil element depending on the positional relationship with the coil element. The detection unit absolutely detects the relative position of the magnetic member with respect to the coil array from the phase difference between the first AC signal and a second AC signal obtained by combining the differential outputs between the coil elements.

特開2009-2770号公報JP 2009-2770 A

特許文献1に記載された電磁誘導式リニアスケールでは、磁気部材の移動範囲の全体にわたって多数のコイル素子を並べて配置しなければならず、設置サイズ及び重量が増大してしまう。そこで、本発明は、小型化及び軽量化が可能な位置検出装置を提供することを目的とする。 In the electromagnetic induction type linear scale described in Patent Document 1, a large number of coil elements must be arranged in a row across the entire range of movement of the magnetic member, which increases the installation size and weight. Therefore, the present invention aims to provide a position detection device that can be made smaller and lighter.

本発明は、上記課題を解決することを目的として、所定の移動方向に進退移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置であって、前記移動部材に沿って前記移動方向に延在して配置された励磁コイルと、前記励磁コイルが発生する磁界により、前記移動方向における所定の検出範囲内において、前記移動部材と共に移動する被検出部の位置に応じた電圧を出力する検出コイルと、前記検出コイルの出力電圧によって前記移動部材の位置を演算によって求める演算部とを備え、前記被検出部が前記移動方向に所定長さを有しており、前記被検出部に対応する部位と対応しない部位との磁界の強度の差によって前記検出コイルに電圧が発生し、前記移動部材の一方向への移動時において、前記検出コイルと前記被検出部の少なくとも一部とが前記移動方向に垂直な方向に並び始めてから前記被検出部の全体が前記検出コイルと前記移動方向に垂直な方向に並ばなくなるまでの間の全体にわたり、前記検出コイルの出力電圧が正弦波状に変化する、位置検出装置を提供する。 The present invention aims to solve the above problems and provides a position detection device that detects the position of a moving member that moves forward and backward in a predetermined moving direction, comprising an excitation coil arranged to extend along the moving member in the moving direction, a detection coil that outputs a voltage according to the position of a detected part that moves with the moving member within a predetermined detection range in the moving direction due to a magnetic field generated by the excitation coil, and a calculation unit that calculates the position of the moving member based on the output voltage of the detection coil, the detected part has a predetermined length in the moving direction, a voltage is generated in the detection coil due to the difference in magnetic field strength between a part corresponding to the detected part and a part not corresponding to the detected part, and when the moving member moves in one direction, the output voltage of the detection coil changes in a sinusoidal manner over the entire period from when the detection coil and at least a part of the detected part start to align in a direction perpendicular to the moving direction until the entire detected part is no longer aligned with the detection coil in a direction perpendicular to the moving direction.

本発明によれば、位置検出装置の小型化及び軽量化が可能となる。 The present invention makes it possible to reduce the size and weight of position detection devices.

本発明の実施の形態に係る位置検出装置としてのストロークセンサを備えたステアバイワイヤ式のステアリング装置が搭載された車両の模式図である。1 is a schematic diagram of a vehicle equipped with a steer-by-wire steering device including a stroke sensor as a position detection device according to an embodiment of the present invention. 図1のA-A線断面図である2. A cross-sectional view taken along line AA in FIG. 図3は、基板、CPU、ケース部材、ラックシャフト、及びハウジングの一部を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the board, the CPU, the case member, the rack shaft, and a part of the housing. (a)は、ターゲットを示す斜視図であり、(b)は、ターゲットの平面図である。1A is a perspective view showing a target, and FIG. 1B is a plan view of the target. 基板の第1乃至第4の金属層に形成された配線パターンを裏面側から透視して見た説明図である。1 is an explanatory diagram showing wiring patterns formed on first to fourth metal layers of a substrate as seen through from the rear surface side; (a)~(d)は、裏面側から見た第1乃至第4の金属層をそれぞれ示す平面図である。4A to 4D are plan views showing the first to fourth metal layers, respectively, as viewed from the rear surface side. 第1の検出コイルをターゲットの二つの第1の被検出部と共に示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a first detection coil together with two first detection portions of a target. 電源部から励磁コイルに供給される供給電圧と第1の検出コイルの出力電圧との関係の一例を示すグラフである。5 is a graph showing an example of the relationship between a supply voltage supplied from a power supply unit to an excitation coil and an output voltage of a first detection coil. ラックシャフトが一方向に一定の速度で移動する場合において、励磁コイルに供給される供給電圧の1周期内における第1の検出コイルのピーク電圧と、供給電圧の1周期内における第2の検出コイルのピーク電圧との関係を示すグラフである。13 is a graph showing the relationship between the peak voltage of a first detector coil within one period of a supply voltage supplied to an excitation coil and the peak voltage of a second detector coil within one period of the supply voltage when the rack shaft moves in one direction at a constant speed. CPUがラックシャフトの位置を求めるために行う演算処理の一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a calculation process performed by a CPU to obtain a position of a rack shaft. 式(1)及び式(2)によって求められるラックシャフトの位置と、式(3)又は(4)によって求められるラックシャフトの位置との関係を示すグラフである。1 is a graph showing a relationship between the rack shaft position calculated by equations (1) and (2) and the rack shaft position calculated by equation (3) or (4). 比較例に係る検出コイル組の構成例をターゲットの二つの第1の被検出部と共に示す説明図である。10 is an explanatory diagram showing a configuration example of a detection coil set according to a comparative example, together with two first detection portions of a target. FIG. 第1の検出コイルの出力電圧に基づいて式(1)により求められるラックシャフトの位置と、比較例に係る検出コイル組の出力電圧に基づいて式(1)と同様の演算式により求められるラックシャフトの位置との算出結果を比較して示すグラフである。11 is a graph showing a comparison of the results of calculation of the rack shaft position calculated by equation (1) based on the output voltage of a first detection coil and the rack shaft position calculated by an arithmetic formula similar to equation (1) based on the output voltage of a detection coil set according to a comparative example. 変形例1に係る検出コイルを、この検出コイルに組み合わされるターゲットと共に示す説明図である。11 is an explanatory diagram showing a detection coil according to a first modified example together with a target to be combined with the detection coil; FIG. 図14に示す構成の検出コイルを用いて第1の検出コイル組及び第2の検出コイル組を構成した構成例を示す構成図である。15 is a diagram showing an example of a configuration in which a first detection coil group and a second detection coil group are configured using detection coils having the configuration shown in FIG. 14. 変形例2に係る検出コイルを、この検出コイルに組み合わされるターゲットと共に示す説明図である。13 is an explanatory diagram showing a detection coil according to a second modified example, together with a target to be combined with this detection coil. FIG. 変形例3に係る検出コイルを、この検出コイルに組み合わされるターゲットと共に示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a detection coil according to Modification 3 together with a target to be combined with this detection coil. 変形例4に係る検出コイルを、この検出コイルに組み合わされるターゲットと共に示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a detection coil according to a fourth modified example, together with a target to be combined with this detection coil.

[実施の形態]
図1は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置としてのストロークセンサ1を備えたステアバイワイヤ式のステアリング装置10が搭載された車両の模式図である。この図1では、ステアリング装置10を車両前後方向の後方側から見た状態を示しており、図面右側が車幅方向の右側にあたり、図面左側が車幅方向の左側にあたる。なお、以下の図面を参照した説明において、「右」又は「左」という場合があるが、この表現は説明の便宜上用いられるものであり、ストロークセンサ1の実使用状態における配置の方向を限定するものではない。
[Embodiment]
Fig. 1 is a schematic diagram of a vehicle equipped with a steer-by-wire steering device 10 having a stroke sensor 1 as a position detection device according to an embodiment of the present invention. Fig. 1 shows the steering device 10 as seen from the rear side in the vehicle longitudinal direction, with the right side of the drawing corresponding to the right side in the vehicle width direction and the left side of the drawing corresponding to the left side in the vehicle width direction. Note that in the following explanations referring to the drawings, the terms "right" and "left" may be used, but these terms are used for convenience of explanation and do not limit the direction of arrangement of the stroke sensor 1 in actual use.

図1に示すように、ステアリング装置10は、ストロークセンサ1と、転舵輪11(左右の前輪)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シャフト13と、ラックシャフト13を収容する筒状のハウジング14と、ラックシャフト13のラック歯131に噛み合わされたピニオンギヤ151を有するウォーム減速機構15と、ウォーム減速機構15を介してラックシャフト13に車幅方向の移動力を付与する電動モータ16と、運転者が操舵操作するステアリングホイール17と、ステアリングホイール17の操舵角を検出する操舵角センサ18と、操舵角センサ18によって検出された操舵角に基づいて電動モータ16を制御する操舵制御装置19とを備えている。 As shown in FIG. 1, the steering device 10 includes a stroke sensor 1, a tie rod 12 connected to steered wheels 11 (left and right front wheels), a rack shaft 13 connected to the tie rod 12, a cylindrical housing 14 that accommodates the rack shaft 13, a worm reduction mechanism 15 having a pinion gear 151 meshed with rack teeth 131 of the rack shaft 13, an electric motor 16 that applies a moving force in the vehicle width direction to the rack shaft 13 via the worm reduction mechanism 15, a steering wheel 17 that is steered by the driver, a steering angle sensor 18 that detects the steering angle of the steering wheel 17, and a steering control device 19 that controls the electric motor 16 based on the steering angle detected by the steering angle sensor 18.

ラックシャフト13は、ストロークセンサ1によってハウジング14に対する位置が検出される移動部材である。ラックシャフト13の移動方向は、ラックシャフト13の中心軸線Cと平行な軸方向である。 The rack shaft 13 is a moving member whose position relative to the housing 14 is detected by the stroke sensor 1. The direction of movement of the rack shaft 13 is an axial direction parallel to the central axis C of the rack shaft 13.

図1では、ハウジング14を仮想線で示している。ラックシャフト13は、ハウジング14の両端部に取り付けられた一対のラックブッシュ141に支持されている。ウォーム減速機構15は、ウォームホイール152及びウォームギヤ153を有し、ウォームホイール152にピニオンギヤ151が固定されている。ウォームギヤ153は、電動モータ16のモータシャフト161に固定されている。 In FIG. 1, the housing 14 is shown in phantom lines. The rack shaft 13 is supported by a pair of rack bushes 141 attached to both ends of the housing 14. The worm reduction mechanism 15 has a worm wheel 152 and a worm gear 153, and a pinion gear 151 is fixed to the worm wheel 152. The worm gear 153 is fixed to a motor shaft 161 of the electric motor 16.

電動モータ16は、操舵制御装置19から供給されるモータ電流によってトルクを発生し、ウォームギヤ153を介してウォームホイール152及びピニオンギヤ151を回転させる。ピニオンギヤ151が回転すると、ラックシャフト13が車幅方向に沿って直線状に進退移動し、左右の転舵輪11が転舵される。ラックシャフト13は、操舵角がゼロである場合の中立位置から所定の範囲で車幅方向の右側及び左側に移動可能である。 The electric motor 16 generates torque by the motor current supplied from the steering control device 19, and rotates the worm wheel 152 and the pinion gear 151 via the worm gear 153. When the pinion gear 151 rotates, the rack shaft 13 moves forward and backward linearly along the vehicle width direction, and the left and right steered wheels 11 are steered. The rack shaft 13 can move to the right and left in the vehicle width direction within a predetermined range from a neutral position when the steering angle is zero.

図1では、ステアリングホイール17が左右の一方の最大舵角から他方の最大舵角まで操舵されたときのラックシャフト13の最大移動距離に相当するストローク範囲Rを両矢印で示している。ストロークセンサ1は、このストローク範囲Rの全体にわたり、ハウジング14に対するラックシャフト13の絶対位置を検出可能である。 In FIG. 1, the stroke range R, which corresponds to the maximum travel distance of the rack shaft 13 when the steering wheel 17 is steered from the maximum steering angle on one side to the other side, is indicated by a double arrow. The stroke sensor 1 is capable of detecting the absolute position of the rack shaft 13 relative to the housing 14 throughout this stroke range R.

ストロークセンサ1は、ラックシャフト13に取り付けられた導電性部材であるターゲット2と、ターゲット2に対向して配置された基板3と、基板3に実装されたCPU(演算処理装置)100によって構成された演算部101と、コネクタ50を有するケース部材5と、高周波電圧を発生する電源部102と、ケース部材5に取り付けられたコネクタ50と電源部102及び操舵制御装置19とを接続するためのケーブル103とを備えている。基板3は、ケース部材5に収容されてラックシャフト13と平行に配置され、ハウジング14に対して移動不能に固定されている。 The stroke sensor 1 includes a target 2, which is a conductive member attached to the rack shaft 13, a substrate 3 arranged opposite the target 2, a calculation unit 101 configured with a CPU (computer-processing unit) 100 mounted on the substrate 3, a case member 5 having a connector 50, a power supply unit 102 that generates a high-frequency voltage, and a cable 103 for connecting the connector 50 attached to the case member 5 with the power supply unit 102 and the steering control device 19. The substrate 3 is housed in the case member 5 and arranged parallel to the rack shaft 13, and is fixed immovably relative to the housing 14.

ストロークセンサ1は、ハウジング14に対するラックシャフト13の軸方向(移動方向)の位置を検出し、検出した位置の情報をケーブル103を介して操舵制御装置19に出力する。操舵制御装置19は、ストロークセンサ1によって検出されたラックシャフト13の位置が操舵角センサ18によって検出されたステアリングホイール17の操舵角に応じた位置となるように、電動モータ16を制御する。 The stroke sensor 1 detects the axial (moving) position of the rack shaft 13 relative to the housing 14, and outputs the detected position information to the steering control device 19 via the cable 103. The steering control device 19 controls the electric motor 16 so that the position of the rack shaft 13 detected by the stroke sensor 1 corresponds to the steering angle of the steering wheel 17 detected by the steering angle sensor 18.

図2は、図1のA-A線断面図である。図3は、基板3、CPU100、ケース部材5、ラックシャフト13、及びハウジング14の一部を示す斜視図である。図4(a)は、ターゲット2を示す斜視図であり、図4(b)は、ターゲット2の平面図である。 Figure 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 1. Figure 3 is a perspective view showing the board 3, the CPU 100, the case member 5, the rack shaft 13, and a portion of the housing 14. Figure 4(a) is a perspective view showing the target 2, and Figure 4(b) is a plan view of the target 2.

ラックシャフト13は、例えば機械構造用炭素鋼等の鋼材からなる棒状体である。ハウジング14は、例えばダイキャスト成形された筒状のアルミニウム合金からなる。ハウジング14には、鉛直方向の上方に向かって開口する開口部140が形成されており、この開口部140を塞ぐようにケース部材5が取り付けられている。 The rack shaft 13 is a rod-shaped body made of steel, such as carbon steel for mechanical construction. The housing 14 is made of a cylindrical aluminum alloy, for example, formed by die-casting. The housing 14 has an opening 140 that opens vertically upward, and the case member 5 is attached so as to close this opening 140.

ケース部材5は、ケース本体51及びケース蓋体52を有している。ケース本体51には、ハウジング14への固定のための複数の固定部510が設けられており、これらの固定部510がハウジング14に設けられた被固定部142にボルト500(図2参照)によって固定される。ケース本体51とハウジング14との間には、ハウジング14の開口部140からの水分の浸入を防ぐためのパッキン53が配置される。ケース本体51及びケース蓋体52は、例えば絶縁体である樹脂材からなるが、ケース本体51及びケース蓋体52の一方又は両方が導体であってもよい。 The case member 5 has a case body 51 and a case lid 52. The case body 51 is provided with a plurality of fixing parts 510 for fixing to the housing 14, and these fixing parts 510 are fixed to fixed parts 142 provided on the housing 14 by bolts 500 (see FIG. 2). A packing 53 is disposed between the case body 51 and the housing 14 to prevent moisture from entering through the opening 140 of the housing 14. The case body 51 and the case lid 52 are made of, for example, a resin material that is an insulator, but one or both of the case body 51 and the case lid 52 may be conductive.

ケース本体51は、基板3の表(おもて)面3aと対向する底板511と、底板511の周囲に設けられた周側壁512とを有している。基板3は、ケース本体51の底板511とケース蓋体52との間に配置されている。ケース蓋体52は、周側壁512の開口端部に例えば接着によって固定される。ケース蓋体52には、コネクタ50が取り付けられている。 The case body 51 has a bottom plate 511 that faces the front surface 3a of the substrate 3, and a peripheral side wall 512 provided around the bottom plate 511. The substrate 3 is disposed between the bottom plate 511 of the case body 51 and the case lid 52. The case lid 52 is fixed to the open end of the peripheral side wall 512, for example by adhesive. A connector 50 is attached to the case lid 52.

基板3は、第1乃至第4の金属層301~304の間にFR4(ガラス繊維にエポキシ樹脂をしみ込ませて熱硬化処理を施したもの)等の誘電体からなる平板状の基材30が配置された4層基板である。それぞれの基材30の厚みは、例えば0.3mmである。第1乃至第4の金属層301~304は、例えば銅からなり、それぞれの層の厚みが例えば18μmである。基板3は、ラックシャフト13の移動方向が長辺方向(長手方向)となる平坦な長方形状である。なお、基板3は、リジッド基板に限らず、フレキシブル基板であってもよい。 The substrate 3 is a four-layer substrate in which a flat base material 30 made of a dielectric material such as FR4 (glass fiber impregnated with epoxy resin and subjected to a thermosetting treatment) is disposed between the first to fourth metal layers 301 to 304. The thickness of each base material 30 is, for example, 0.3 mm. The first to fourth metal layers 301 to 304 are made of, for example, copper, and each layer has a thickness of, for example, 18 μm. The substrate 3 is a flat rectangle whose long side (longitudinal direction) is the same as the movement direction of the rack shaft 13. The substrate 3 is not limited to a rigid substrate, and may be a flexible substrate.

ターゲット2は、全体として長板状であり、その長手方向がラックシャフト13と平行になるようにラックシャフト13に固定される。ターゲット2は、基板3と平行な対向面2aと、ラックシャフト13への取り付け面2bと、長手方向の端面2c,2dと、短手方向の一方の側面2eと,短手方向の他方の側面2fとを有している。ターゲット2の対向面2aは、ケース本体51の底板511と僅かな隙間を介して向かい合っている。なお、ターゲット2の対向面2aを基板3の表面3aと直接的に向い合せてもよい。 The target 2 is generally in the shape of a long plate, and is fixed to the rack shaft 13 so that its longitudinal direction is parallel to the rack shaft 13. The target 2 has an opposing surface 2a parallel to the substrate 3, an attachment surface 2b to the rack shaft 13, end surfaces 2c and 2d in the longitudinal direction, one side surface 2e in the lateral direction, and the other side surface 2f in the lateral direction. The opposing surface 2a of the target 2 faces the bottom plate 511 of the case body 51 with a small gap therebetween. The opposing surface 2a of the target 2 may also be directly opposed to the surface 3a of the substrate 3.

ターゲット2は、一方の側面2eに沿って形成された複数の第1の被検出部21、及び他方の側面2fに沿って形成された複数の第2の被検出部22を有し、これら複数の第1の被検出部21及び第2の被検出部22がラックシャフト13と共に移動する。第1の被検出部21及び第2の被検出部22は、それぞれラックシャフト13の移動方向に所定長さを有している。対向面2a側から見た第1の被検出部21及び第2の被検出部22の形状は、矩形状である。 The target 2 has a plurality of first detectable parts 21 formed along one side surface 2e and a plurality of second detectable parts 22 formed along the other side surface 2f, and these first detectable parts 21 and second detectable parts 22 move together with the rack shaft 13. The first detectable parts 21 and second detectable parts 22 each have a predetermined length in the moving direction of the rack shaft 13. The first detectable parts 21 and second detectable parts 22 are rectangular in shape when viewed from the opposing surface 2a side.

ターゲット2の材料は、導電性が高いことが望ましく、例えばアルミニウム合金や銅合金を好適に用いることができる。ラックシャフト13には、ターゲット2を取り付けるための平坦な取り付け面13aが形成されており、ターゲット2が例えば溶接によって取り付け面13aに固定される。なお、ラックシャフト13の軸材を削り出して複数の被検出部を形成してもよい。 The material of the target 2 is preferably highly conductive, and for example, an aluminum alloy or a copper alloy can be suitably used. The rack shaft 13 is formed with a flat mounting surface 13a for mounting the target 2, and the target 2 is fixed to the mounting surface 13a by, for example, welding. Note that the shaft material of the rack shaft 13 may be machined to form multiple detection portions.

第1の被検出部21及び第2の被検出部22は、対向面2aからラックシャフト13側に向かって窪んで形成された凹部として形成されている。本実施の形態では、第1の被検出部21及び第2の被検出部22が対向面2aと取り付け面2bとの間をターゲット2の厚さ方向に貫通している。また、第1の被検出部21は、一方の側面2eに開口し、第2の被検出部22は、他方の側面2fに開口している。また、本実施の形態では、5個の第1の被検出部21、及び6個の第2の被検出部22がターゲット2の長手方向に沿って等間隔に形成されている。 The first detectable portion 21 and the second detectable portion 22 are formed as recesses recessed from the opposing surface 2a toward the rack shaft 13 side. In this embodiment, the first detectable portion 21 and the second detectable portion 22 penetrate between the opposing surface 2a and the mounting surface 2b in the thickness direction of the target 2. The first detectable portion 21 opens on one side surface 2e, and the second detectable portion 22 opens on the other side surface 2f. In this embodiment, five first detectable portions 21 and six second detectable portions 22 are formed at equal intervals along the longitudinal direction of the target 2.

図5は、基板3の第1乃至第4の金属層301~304に形成された配線パターンを裏面3b側から透視して見た説明図である。図6(a)~(d)は、裏面3b側から見た第1乃至第4の金属層301~304をそれぞれ示す平面図である。 Figure 5 is an explanatory diagram showing the wiring patterns formed on the first to fourth metal layers 301 to 304 of the substrate 3 as seen through from the rear surface 3b side. Figures 6(a) to (d) are plan views showing the first to fourth metal layers 301 to 304, respectively, as seen from the rear surface 3b side.

図5及び図6(a)~(d)では、第1の金属層301の配線パターンを実線で、第2の金属層302の配線パターンを破線で、第3の金属層303の配線パターンを一点鎖線で、第4の金属層304の配線パターンを二点鎖線で、それぞれ示している。 In Figure 5 and Figures 6(a) to (d), the wiring pattern of the first metal layer 301 is shown by a solid line, the wiring pattern of the second metal layer 302 is shown by a dashed line, the wiring pattern of the third metal layer 303 is shown by a dashed line, and the wiring pattern of the fourth metal layer 304 is shown by a dashed double-dot line.

基板3には、コネクタ50の端子を接続するための複数のスルーホール350(図3参照)、及び各層の配線パターンを層間接続するための第1乃至第4のバイア351~354が形成されている。また、基板3の裏面3bには、CPU100が実装されている。CPU100は、プログラムに従って演算処置を実行する演算処理機能、及びAD変換(アナログ・デジタル変換)機能を有している。 The substrate 3 is formed with a plurality of through holes 350 (see FIG. 3) for connecting the terminals of the connector 50, and first to fourth vias 351 to 354 for interlayer connection of the wiring patterns of each layer. In addition, a CPU 100 is mounted on the rear surface 3b of the substrate 3. The CPU 100 has a calculation processing function for executing calculation procedures according to a program, and an AD conversion (analog-to-digital conversion) function.

基板3には、ターゲット2の位置を検出するための第1乃至第4の検出コイル31~34、及び第1乃至第4の検出コイル31~34のそれぞれの出力電圧を演算部101に伝送するための第1乃至第4の伝送線路36~39が形成されている。第1の検出コイル31及び第2の検出コイル32は、第1の検出コイル組3Aを構成し、第3の検出コイル33及び第4の検出コイル34は、第2の検出コイル組3Bを構成している。 The substrate 3 is formed with first to fourth detection coils 31 to 34 for detecting the position of the target 2, and first to fourth transmission lines 36 to 39 for transmitting the output voltages of the first to fourth detection coils 31 to 34 to the calculation unit 101. The first detection coil 31 and the second detection coil 32 constitute a first detection coil set 3A, and the third detection coil 33 and the fourth detection coil 34 constitute a second detection coil set 3B.

また、基板3には、ラックシャフト13に沿ってラックシャフト13の軸方向に延在して配置される励磁コイル300が、第1乃至第4の検出コイル31~34を囲むように形成されている。本実施の形態では、図6(a)に示すように、励磁コイル300が第1の金属層301に形成されている。なお、励磁コイル300を第1乃至第4の金属層301~304のうち複数の金属層にわたって形成してもよい。 In addition, an excitation coil 300 is formed on the substrate 3, extending in the axial direction of the rack shaft 13 along the rack shaft 13, so as to surround the first to fourth detection coils 31 to 34. In this embodiment, as shown in FIG. 6(a), the excitation coil 300 is formed on the first metal layer 301. Note that the excitation coil 300 may be formed across multiple metal layers among the first to fourth metal layers 301 to 304.

第1の検出コイル組3Aと第2の検出コイル組3Bとは、励磁コイル300の延在方向に対して垂直な方向(基板3の短手方向)に並んでいる。ターゲット2の複数の第1の被検出部21は、第1の検出コイル組3Aに対応して設けられており、複数の第2の被検出部22は、第2の検出コイル組3Bに対応して設けられている。すなわち、基板3を裏面3b側から見た場合に、第1の検出コイル組3Aと第1の被検出部21とが基板3に対して垂直な方向に重なり、第2の検出コイル組3Bと第2の被検出部22とが基板3に対して垂直な方向に重なる。以下、基板3に対して垂直な方向を基板垂直方向という。基板垂直方向は、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向である。 The first detection coil group 3A and the second detection coil group 3B are arranged in a direction perpendicular to the extension direction of the excitation coil 300 (short side direction of the substrate 3). The multiple first detection target parts 21 of the target 2 are provided corresponding to the first detection coil group 3A, and the multiple second detection target parts 22 are provided corresponding to the second detection coil group 3B. That is, when the substrate 3 is viewed from the back surface 3b side, the first detection coil group 3A and the first detection target parts 21 overlap in a direction perpendicular to the substrate 3, and the second detection coil group 3B and the second detection target parts 22 overlap in a direction perpendicular to the substrate 3. Hereinafter, the direction perpendicular to the substrate 3 is referred to as the substrate perpendicular direction. The substrate perpendicular direction is a direction perpendicular to the movement direction of the rack shaft 13.

第1乃至第4の検出コイル31~34は、励磁コイル300が発生する磁界により、ラックシャフト13の移動方向における所定の検出範囲において、ターゲット2の複数の第1の被検出部21及び第2の被検出部22の位置に応じた電圧を出力する。CPU100は、第1乃至第4の検出コイル31~34の出力電圧に基づいてラックシャフト13の位置を演算によって求める。 The first to fourth detection coils 31 to 34 output voltages according to the positions of the first and second detection parts 21 and 22 of the target 2 within a predetermined detection range in the moving direction of the rack shaft 13 due to the magnetic field generated by the excitation coil 300. The CPU 100 calculates the position of the rack shaft 13 based on the output voltages of the first to fourth detection coils 31 to 34.

図7は、第1の検出コイル31を、ターゲット2の二つの第1の被検出部21と共に示す説明図である。図5乃至図7では、図面左右方向が基板3の長手方向にあたり、図面上下方向が基板3の短手方向にあたる。以下の説明中の「左」「右」「上」「下」の語は、説明の便宜上用いるものであり、図5乃至図7における各方向を示している。 Figure 7 is an explanatory diagram showing the first detection coil 31 together with the two first detectable portions 21 of the target 2. In Figures 5 to 7, the left-right direction of the drawing corresponds to the longitudinal direction of the substrate 3, and the up-down direction of the drawing corresponds to the lateral direction of the substrate 3. The terms "left," "right," "upper," and "lower" in the following explanation are used for convenience of explanation and refer to the respective directions in Figures 5 to 7.

図7では、二つの第1の被検出部21のそれぞれの中心点210間のターゲット2の長手方向の距離をLaで示し、この距離Laに対する第1の被検出部21の長さの割合をUaで示している。基板3の長手方向における第1の検出コイル31の長さは、(1-Ua)Laである。基板3の長手方向に並ぶ二つの第1の被検出部21の間の距離は、第1の検出コイル31の長さと同じである。本実施の形態では、Uaが0.25であり、基板3の長手方向における第1の被検出部21の長さが距離Laの4分の1である。 In FIG. 7, the distance in the longitudinal direction of the target 2 between the respective center points 210 of the two first detectable portions 21 is indicated as La, and the ratio of the length of the first detectable portions 21 to this distance La is indicated as Ua. The length of the first detection coil 31 in the longitudinal direction of the substrate 3 is (1-Ua)La. The distance between the two first detectable portions 21 aligned in the longitudinal direction of the substrate 3 is the same as the length of the first detection coil 31. In this embodiment, Ua is 0.25, and the length of the first detectable portions 21 in the longitudinal direction of the substrate 3 is one-fourth of the distance La.

第1の検出コイル31は、励磁コイル300の延在方向に対して垂直なコイル幅方向(図7の図面上下方向)に間隔をあけて設けられた二つのコイル導体部311,312を有している。コイル幅方向における二つのコイル導体部311,312の間隔は、第1の検出コイル31の両端部31a,31bにおいて極小となっている。また、第1の検出コイル31は、二つのコイル導体部311,312が交差する交差部31c、及び交差部31cと両端部31a,31bとの間でコイル幅方向における二つのコイル導体部311,312の間隔が極大となる左側極大部31d及び右側極大部31eを有している。 The first detection coil 31 has two coil conductors 311, 312 spaced apart in the coil width direction (the vertical direction in FIG. 7) perpendicular to the extension direction of the excitation coil 300. The distance between the two coil conductors 311, 312 in the coil width direction is extremely small at both ends 31a, 31b of the first detection coil 31. The first detection coil 31 also has an intersection 31c where the two coil conductors 311, 312 intersect, and a left maximum portion 31d and a right maximum portion 31e where the distance between the two coil conductors 311, 312 in the coil width direction is extremely large between the intersection 31c and both ends 31a, 31b.

第1の検出コイル31は、交差部31cを挟んで左側の部分と右側の部分とが左右対称な形状である。以下、交差部31cよりも左側における二つのコイル導体部311,312の間の領域を左側窓部313といい、交差部31cよりも右側における二つのコイル導体部311,312の間の領域を右側窓部314という。 The first detection coil 31 has a symmetrical shape with the left and right parts sandwiched between the intersection 31c. Hereinafter, the area between the two coil conductors 311, 312 to the left of the intersection 31c is referred to as the left window 313, and the area between the two coil conductors 311, 312 to the right of the intersection 31c is referred to as the right window 314.

二つのコイル導体部311,312の間隔は、第1の検出コイル31の左側の端部31aから左側極大部31dに向かうにつれて徐々に大きくなり、左側極大部31dから交差部31cに向かうにつれて徐々に小さくなる。また、二つのコイル導体部311,312の間隔は、第1の検出コイル31の右側の端部31bから右側極大部31eに向かうにつれて徐々に大きくなり、右側極大部31eから交差部31cに向かうにつれて徐々に小さくなる。 The distance between the two coil conductors 311, 312 gradually increases from the left end 31a of the first detection coil 31 toward the left maximum portion 31d, and gradually decreases from the left maximum portion 31d toward the intersection 31c. The distance between the two coil conductors 311, 312 gradually increases from the right end 31b of the first detection coil 31 toward the right maximum portion 31e, and gradually decreases from the right maximum portion 31e toward the intersection 31c.

以下の本実施の形態の説明において、二つのコイル導体部311,312を区別する場合には、交差部31cと左側の端部31aとの間の区間で交差部31cよりも図面上側に位置すると共に交差部31cと右側の端部31bとの間の区間で交差部31cよりも図面下側に位置するコイル導体部311を一方のコイル導体部311といい、交差部31cと左側の端部31aとの間の区間で交差部31cよりも図面下側に位置すると共に交差部31cと右側の端部31bとの間の区間で交差部31cよりも図面上側に位置するコイル導体部312を他方のコイル導体部312という。 In the following description of the present embodiment, when distinguishing between the two coil conductors 311, 312, the coil conductor 311 that is located above the intersection 31c in the section between the intersection 31c and the left end 31a and below the intersection 31c in the section between the intersection 31c and the right end 31b is referred to as one coil conductor 311, and the coil conductor 312 that is located below the intersection 31c in the section between the intersection 31c and the left end 31a and above the intersection 31c in the section between the intersection 31c and the right end 31b is referred to as the other coil conductor 312.

一方のコイル導体部311は、図6(a)に示すように、第1の金属層301に形成されている。他方のコイル導体部312は、図6(c)に示すように、第3の金属層303に形成されている。一方のコイル導体部311と他方のコイル導体部312とは、基板3の長手方向に延在する対称軸線Aを挟んで基板3の短手方向に対称な形状である。また、一方のコイル導体部311と他方のコイル導体部312とは、第1の検出コイル31の右側の端部31bにおいて、第1のバイア351によって電気的に接続されている。 One coil conductor portion 311 is formed on the first metal layer 301 as shown in Fig. 6(a). The other coil conductor portion 312 is formed on the third metal layer 303 as shown in Fig. 6(c). The one coil conductor portion 311 and the other coil conductor portion 312 are shaped symmetrically in the short direction of the substrate 3 across a symmetry axis A1 extending in the longitudinal direction of the substrate 3. The one coil conductor portion 311 and the other coil conductor portion 312 are electrically connected by a first via 351 at the right end portion 31b of the first detection coil 31.

一方のコイル導体部311及び他方のコイル導体部312は、第1の検出コイル31の左側の端部31aから左側極大部31dまでの間における基板3の長手方向(ラックシャフト13の移動方向)に対する傾きが、左側極大部31dと交差部31cとの間における基板3の長手方向に対する傾きよりも大きい。また、一方のコイル導体部311及び他方のコイル導体部312は、第1の検出コイル31の右側の端部31bから右側極大部31eまでの間における基板3の長手方向に対する傾きが、右側極大部31eと交差部31cとの間における基板3の長手方向に対する傾きよりも大きい。 The inclination of one coil conductor portion 311 and the other coil conductor portion 312 with respect to the longitudinal direction of the substrate 3 (the direction of movement of the rack shaft 13) between the left end portion 31a of the first detection coil 31 and the left maximum portion 31d is greater than the inclination of one coil conductor portion 311 and the other coil conductor portion 312 with respect to the longitudinal direction of the substrate 3 between the left maximum portion 31d and the intersection portion 31c. Also, the inclination of one coil conductor portion 311 and the other coil conductor portion 312 with respect to the longitudinal direction of the substrate 3 between the right end portion 31b of the first detection coil 31 and the right maximum portion 31e is greater than the inclination of one coil conductor portion 311 and the other coil conductor portion 312 with respect to the longitudinal direction of the substrate 3 between the right maximum portion 31e and the intersection portion 31c.

第1の検出コイル31は、コイル導体部311,312の部位による上記の傾きの違いにより、第1の検出コイル31の左側の端部31aから左側極大部31dまでの基板3の長手方向の距離Lが左側極大部31dから交差部31cまでの距離Lよりも短く、第1の検出コイル31の右側の端部31bから右側極大部31eまでの距離Lが右側極大部31eから交差部31cまでの距離Lよりも短くなっている。 Due to the difference in inclination between the coil conductors 311, 312, the distance L1 in the longitudinal direction of the substrate 3 from the left end 31a of the first detector coil 31 to the left maximum portion 31d is shorter than the distance L2 from the left maximum portion 31d to the intersection 31c, and the distance L3 from the right end 31b of the first detector coil 31 to the right maximum portion 31e is shorter than the distance L4 from the right maximum portion 31e to the intersection 31c.

励磁コイル300は、電源部102から供給される電流により磁界を発生する。ターゲット2には、励磁コイル300が発生する磁界によって渦電流が発生する。この渦電流は、基板3における磁界の強度を弱めるように作用し、基板3の各部における磁界の強度分布にばらつきが生じる。つまり、ターゲット2の第1の被検出部21又は第2の被検出部22と基板垂直方向に並ぶ部分では基板3上における磁界の強度が強く、第1の被検出部21又は第2の被検出部22が形成されていない部分と基板垂直方向に並ぶ部分では、基板3上における磁界の強度が相対的に弱くなる。 The excitation coil 300 generates a magnetic field by the current supplied from the power supply unit 102. In the target 2, an eddy current is generated by the magnetic field generated by the excitation coil 300. This eddy current acts to weaken the strength of the magnetic field in the substrate 3, causing variation in the distribution of the magnetic field strength in each part of the substrate 3. In other words, the magnetic field strength on the substrate 3 is strong in the part aligned vertically to the substrate with the first detectable part 21 or the second detectable part 22 of the target 2, and the magnetic field strength on the substrate 3 is relatively weak in the part aligned vertically to the substrate with the first detectable part 21 or the second detectable part 22 not formed.

第1の検出コイル31には、第1の被検出部21に対応する部位(第1の被検出部21と基板垂直方向に並ぶ部位)と第1の被検出部21に対応しない部位(第1の被検出部21と基板垂直方向に並ばない部位)との磁界の強度の差によって、基板3に対する複数の第1の被検出部21の位置に応じた電圧が発生する。つまり、基板3における磁界の強度分布にばらつきがない場合には、左側窓部313に鎖交する磁束による起電力と右側窓部314に鎖交する磁束による起電力とが打ち消しあい、第1の検出コイル31に発生する電圧がゼロとなるが、本実施の形態では、第1の被検出部21に対応する部位と対応しない部位との磁界の強度の差によって左側窓部313に鎖交する磁束による起電力と右側窓部314に鎖交する磁束による起電力に差が生じ、この起電力差が第1の検出コイル31の出力電圧となる。ラックシャフト13の移動時には、左側窓部313及び右側窓部314と複数の第1の被検出部21とが基板垂直方向に並ぶ部分の面積が変動するため、第1の検出コイル31の出力電圧の大きさが周期的に変化する。 In the first detection coil 31, a voltage is generated according to the position of the first detection target 21 relative to the board 3 due to the difference in magnetic field strength between the portion corresponding to the first detection target 21 (the portion aligned with the first detection target 21 in the board vertical direction) and the portion not corresponding to the first detection target 21 (the portion not aligned with the first detection target 21 in the board vertical direction). In other words, if there is no variation in the magnetic field strength distribution in the board 3, the electromotive force due to the magnetic flux interlinked with the left window portion 313 and the electromotive force due to the magnetic flux interlinked with the right window portion 314 cancel each other out, and the voltage generated in the first detection coil 31 becomes zero. However, in this embodiment, due to the difference in magnetic field strength between the portion corresponding to the first detection target 21 and the portion not corresponding to it, a difference occurs between the electromotive force due to the magnetic flux interlinked with the left window portion 313 and the electromotive force due to the magnetic flux interlinked with the right window portion 314, and this electromotive force difference becomes the output voltage of the first detection coil 31. When the rack shaft 13 moves, the area of the portion where the left window 313, the right window 314, and the multiple first detectable parts 21 are aligned in the vertical direction of the board changes, causing the magnitude of the output voltage of the first detection coil 31 to change periodically.

上記の第1の検出コイル31の形状は、ラックシャフト13の一方向への移動時において、第1の検出コイル31と第1の被検出部21の少なくとも一部とが基板垂直方向に並び始めてから、当該第1の被検出部21の全体が第1の検出コイル31と基板垂直方向に並ばなくなるまでの間の全体にわたり、第1の検出コイル31の出力電圧が正弦波状に変化するように考慮されたものである。ラックシャフト13の位置に応じた第1の検出コイル31の出力電圧の変化の詳細については後述する。 The shape of the first detection coil 31 is designed so that when the rack shaft 13 moves in one direction, the output voltage of the first detection coil 31 changes sinusoidally from the time when the first detection coil 31 and at least a part of the first detectable portion 21 start to align in the vertical direction of the board to the time when the entire first detectable portion 21 is no longer aligned in the vertical direction of the board with the first detection coil 31. The change in the output voltage of the first detection coil 31 according to the position of the rack shaft 13 will be described in detail later.

第1の検出コイル31に発生する電圧は、第1の伝送線路36を介して演算部101に伝送される。第1の伝送線路36は、第1の検出コイル31の左側の端部31aにおいて一方のコイル導体部311に接続された一方側導体線361と、第1の検出コイル31の左側の端部31aにおいて他方のコイル導体部312に接続された他方側導体線362とを有している。一方側導体線361は、一方のコイル導体部311と共に第1の金属層301に形成され、他方側導体線362は、他方のコイル導体部312と共に第3の金属層303に形成されている。 The voltage generated in the first detection coil 31 is transmitted to the calculation unit 101 via the first transmission line 36. The first transmission line 36 has a one-side conductor line 361 connected to one coil conductor portion 311 at the left end portion 31a of the first detection coil 31, and an other-side conductor line 362 connected to the other coil conductor portion 312 at the left end portion 31a of the first detection coil 31. The one-side conductor line 361 is formed on the first metal layer 301 together with the one coil conductor portion 311, and the other-side conductor line 362 is formed on the third metal layer 303 together with the other coil conductor portion 312.

図8は、電源部102から励磁コイル300に供給される供給電圧Vと第1の検出コイル31の出力電圧Vとの関係の一例を示すグラフである。図8のグラフの横軸は時間軸であり、左右の縦軸に供給電圧V及び出力電圧Vを示している。励磁コイル300には、例えば1MHz程度の高周波の交流電圧が供給電圧Vとして供給される。図6に示す例では、供給電圧Vと出力電圧Vとが同相であるが、出力電圧Vは、第1の被検出部21の中心点210が交差部31cに対応する位置を通過するときに同相と逆相とが切り替わる。 Fig. 8 is a graph showing an example of the relationship between the supply voltage V0 supplied from the power supply unit 102 to the excitation coil 300 and the output voltage V1 of the first detection coil 31. The horizontal axis of the graph in Fig. 8 is the time axis, and the left and right vertical axes show the supply voltage V0 and the output voltage V1 . A high-frequency AC voltage of, for example, about 1 MHz is supplied to the excitation coil 300 as the supply voltage V0 . In the example shown in Fig. 6, the supply voltage V0 and the output voltage V1 are in phase, but the output voltage V1 switches between in-phase and out-of-phase when the center point 210 of the first detected portion 21 passes through a position corresponding to the intersection 31c.

第2の検出コイル32は、第1の検出コイル31に対し、励磁コイル300の延在方向(基板3の長手方向)にオフセットして配置されている。このオフセット量は、図5に示すようにLa/4である。第2の検出コイル32の形状及び大きさは、第1の検出コイル31の形状及び大きさと同じである。すなわち、第2の検出コイル32は、コイル幅方向に間隔をあけて設けられた二つのコイル導体部321,322を有しており、コイル幅方向における二つのコイル導体部321,322の間隔が、第2の検出コイル32の両端部32a,32bにおいて極小となっている。 The second detection coil 32 is offset from the first detection coil 31 in the extension direction of the excitation coil 300 (the longitudinal direction of the substrate 3). The offset is La/4 as shown in FIG. 5. The shape and size of the second detection coil 32 are the same as those of the first detection coil 31. That is, the second detection coil 32 has two coil conductor portions 321, 322 spaced apart in the coil width direction, and the spacing between the two coil conductor portions 321, 322 in the coil width direction is extremely small at both ends 32a, 32b of the second detection coil 32.

また、第2の検出コイル32は、二つのコイル導体部321,322が交差する交差部32cと、交差部32cと両端部32a,32bとのそれぞれの間でコイル幅方向における二つのコイル導体部321,322の間隔が極大となる左側極大部32d及び右側極大部32eと、を有している。交差部32cよりも左側における二つのコイル導体部321,322の間の領域は、左側窓部323である。交差部32cよりも右側における二つのコイル導体部321,322の間の領域は、右側窓部324である。 The second detection coil 32 also has an intersection 32c where the two coil conductors 321, 322 intersect, and a left maximum portion 32d and a right maximum portion 32e where the distance between the two coil conductors 321, 322 in the coil width direction is maximized between the intersection 32c and both ends 32a, 32b. The area between the two coil conductors 321, 322 to the left of the intersection 32c is the left window portion 323. The area between the two coil conductors 321, 322 to the right of the intersection 32c is the right window portion 324.

第2の検出コイル32の二つのコイル導体部321,322のうち、一方のコイル導体部321は基板3の第2の金属層302に形成されており、他方のコイル導体部322は基板3の第4の金属層304に形成されている。一方のコイル導体部321と他方のコイル導体部322とは、第2の検出コイル32の右側の端部32bにおいて、第2のバイア352によって電気的に接続されている。 Of the two coil conductors 321, 322 of the second detection coil 32, one coil conductor 321 is formed on the second metal layer 302 of the substrate 3, and the other coil conductor 322 is formed on the fourth metal layer 304 of the substrate 3. The one coil conductor 321 and the other coil conductor 322 are electrically connected by a second via 352 at the right end 32b of the second detection coil 32.

第2の検出コイル32は、第1の検出コイル31と同様に、基板3に対するターゲット2の位置に応じた電圧を出力する。第2の検出コイル32に発生する電圧は、第2の伝送線路37を介して演算部101に伝送される。第2の伝送線路37は、左側の端部32aにおいて一方のコイル導体部321に接続された一方側導体線371と、左側の端部32aにおいて他方のコイル導体部322に接続された他方側導体線372とを有している。一方側導体線371は、一方のコイル導体部321と共に第2の金属層302に形成され、他方側導体線372は、他方のコイル導体部322と共に第4の金属層304に形成されている。 The second detection coil 32, like the first detection coil 31, outputs a voltage according to the position of the target 2 relative to the substrate 3. The voltage generated in the second detection coil 32 is transmitted to the calculation unit 101 via the second transmission line 37. The second transmission line 37 has a one-side conductor line 371 connected to one coil conductor portion 321 at the left end 32a, and an other-side conductor line 372 connected to the other coil conductor portion 322 at the left end 32a. The one-side conductor line 371 is formed on the second metal layer 302 together with the one coil conductor portion 321, and the other-side conductor line 372 is formed on the fourth metal layer 304 together with the other coil conductor portion 322.

図9は、ラックシャフト13が一方向に一定の速度で移動する場合において、励磁コイル300に供給される供給電圧の1周期内における第1の検出コイル31の出力電圧の絶対値の極大値である第1のピーク電圧VP1と、同じく供給電圧Vの1周期内における第2の検出コイル32の出力電圧の絶対値の極大値である第2のピーク電圧VP2との関係を示すグラフである。このグラフでは、第1の検出コイル31の出力電圧が供給電圧と同相であるときを第1のピーク電圧VP1の正値とし、逆相であるときを負値としている。また、第2の検出コイル32の出力電圧が供給電圧と同相であるときを第2のピーク電圧VP2の正値とし、逆相であるときを負値としている。 9 is a graph showing the relationship between a first peak voltage V P1, which is the maximum absolute value of the output voltage of the first detection coil 31 in one period of the supply voltage V 0 supplied to the excitation coil 300, and a second peak voltage V P2 , which is the maximum absolute value of the output voltage of the second detection coil 32 in one period of the supply voltage V 0 , when the rack shaft 13 moves in one direction at a constant speed. In this graph, the first peak voltage V P1 is a positive value when the output voltage of the first detection coil 31 is in phase with the supply voltage, and is a negative value when the output voltage is in phase with the supply voltage. In addition, the second peak voltage V P2 is a positive value when the output voltage of the second detection coil 32 is in phase with the supply voltage, and is a negative value when the output voltage is in phase with the supply voltage .

第1のピーク電圧VP1及び第2のピーク電圧VP2は、ターゲット2に形成された第1の被検出部21の数に応じた周期分、正弦波状に変化する。本実施の形態では、5個の第1の被検出部21がターゲット2の長手方向に沿って等間隔に形成されているので、第1のピーク電圧VP1及び第2のピーク電圧VP2が5周期分変化する。また、第2の検出コイル32は、La/4の長さ分だけ第1の検出コイル31に対してオフセットしているので、第2のピーク電圧VP2は、第1のピーク電圧VP1に対して位相が90°(π/2[rad])ずれたものとなる。このため、CPU100は、第1のピーク電圧VP1の1周期分に相当する距離Laの範囲におけるラックシャフト13の位置Xaを次式(1)によって求めることができる。

Figure 2024063750000002
なお、tan-1(アークタンジェント)の演算処理は、例えば不揮発性の記憶素子に記憶した数列(ルックアップテーブル)を参照して行うことにより、演算負荷を軽減することが可能である。 The first peak voltage V P1 and the second peak voltage V P2 change in a sinusoidal manner for a period corresponding to the number of first detectable parts 21 formed on the target 2. In this embodiment, five first detectable parts 21 are formed at equal intervals along the longitudinal direction of the target 2, so that the first peak voltage V P1 and the second peak voltage V P2 change for five periods. In addition, since the second detection coil 32 is offset from the first detection coil 31 by a length of La/4, the second peak voltage V P2 is shifted in phase from the first peak voltage V P1 by 90° (π/2 [rad]). Therefore, the CPU 100 can obtain the position Xa of the rack shaft 13 within the range of the distance La corresponding to one period of the first peak voltage V P1 by the following formula (1).
Figure 2024063750000002
It should be noted that the calculation load of tan −1 (arctangent) can be reduced by performing the calculation process with reference to a sequence (lookup table) stored in a non-volatile storage element, for example.

ただし、この式(1)による演算のみでは、5個の第1の被検出部21のうち何れの第1の被検出部21が第1の検出コイル31及び第2の検出コイル32に対応する位置にあるのか確定することができず、ラックシャフト13のストローク範囲Rの全体にわたってその絶対位置を検出することができない。このため、ストロークセンサ1は、第1の検出コイル31と第2の検出コイル32とを組み合わせてなる第1の検出コイル組3Aに加えて、第3の検出コイル33と第4の検出コイル34とを組み合わせてなる第2の検出コイル組3Bを有している。第3の検出コイル33及び第4の検出コイル34は、第1の検出コイル31及び第2の検出コイル32と同様に構成されている。 However, by only calculating this formula (1), it is not possible to determine which of the five first detectable parts 21 is located at a position corresponding to the first detection coil 31 and the second detection coil 32, and it is not possible to detect the absolute position throughout the entire stroke range R of the rack shaft 13. For this reason, the stroke sensor 1 has a second detection coil set 3B consisting of a combination of a third detection coil 33 and a fourth detection coil 34, in addition to a first detection coil set 3A consisting of a combination of the first detection coil 31 and the second detection coil 32. The third detection coil 33 and the fourth detection coil 34 are configured in the same manner as the first detection coil 31 and the second detection coil 32.

図5に示すように、第3の検出コイル33は、二つのコイル導体部331,332を有し、コイル幅方向における二つのコイル導体部331,332の間隔が第3の検出コイル33の両端部33a,33bにおいて極小となっている。また、第3の検出コイル33は、二つのコイル導体部331,332が交差する交差部33c、左側極大部33d及び右側極大部33eを有している。交差部33cよりも左側における二つのコイル導体部331,332の間の領域は、左側窓部333である。交差部33cよりも右側における二つのコイル導体部331,332の間の領域は、右側窓部334である。 As shown in FIG. 5, the third detection coil 33 has two coil conductor portions 331, 332, and the distance between the two coil conductor portions 331, 332 in the coil width direction is extremely small at both ends 33a, 33b of the third detection coil 33. The third detection coil 33 also has an intersection portion 33c where the two coil conductor portions 331, 332 intersect, a left maximum portion 33d, and a right maximum portion 33e. The area between the two coil conductor portions 331, 332 to the left of the intersection portion 33c is the left window portion 333. The area between the two coil conductor portions 331, 332 to the right of the intersection portion 33c is the right window portion 334.

第4の検出コイル34についても同様に、二つのコイル導体部341,342を有し、コイル幅方向における二つのコイル導体部341,342の間隔が第4の検出コイル34の両端部34a,34bにおいて極小となっている。また、第4の検出コイル34は、二つのコイル導体部341,342が交差する交差部34c、左側極大部34d及び右側極大部34eを有している。交差部34cよりも左側における二つのコイル導体部341,342の間の領域は、左側窓部343であり、交差部34cよりも右側における二つのコイル導体部341,342の間の領域は、右側窓部344である。 Similarly, the fourth detection coil 34 has two coil conductors 341, 342, and the distance between the two coil conductors 341, 342 in the coil width direction is extremely small at both ends 34a, 34b of the fourth detection coil 34. The fourth detection coil 34 also has an intersection 34c where the two coil conductors 341, 342 intersect, a left maximum portion 34d, and a right maximum portion 34e. The area between the two coil conductors 341, 342 to the left of the intersection 34c is the left window portion 343, and the area between the two coil conductors 341, 342 to the right of the intersection 34c is the right window portion 344.

図4(b)に示すように、二つの第2の被検出部22のそれぞれの中心点220間のターゲット2の長手方向の距離をLbとすると、第4の検出コイル34は、第3の検出コイル33に対し、励磁コイル300の延在方向にLb/4のオフセット量でオフセットしている。距離Lbに対する第2の被検出部22の長さの割合はUbであり、本実施の形態ではubが0.25である。基板3の長手方向における第3の検出コイル33の長さ、及び第4の検出コイル34の長さは、(1-Ub)Lbである。 As shown in FIG. 4(b), if the distance in the longitudinal direction of the target 2 between the respective center points 220 of the two second detectable portions 22 is Lb, the fourth detectable coil 34 is offset from the third detectable coil 33 by an offset amount of Lb/4 in the extension direction of the excitation coil 300. The ratio of the length of the second detectable portion 22 to the distance Lb is Ub, and in this embodiment, ub is 0.25. The length of the third detectable coil 33 and the length of the fourth detectable coil 34 in the longitudinal direction of the substrate 3 is (1-Ub)Lb.

第3の検出コイル33のコイル導体部331は、第1の金属層301に、第3の検出コイル33のコイル導体部332は、第3の金属層303に、第4の検出コイル34のコイル導体部341は、第2の金属層302に、第4の検出コイル34のコイル導体部342は、第4の金属層304に、それぞれ形成されている。第3の検出コイル33のコイル導体部331,332は、第3の検出コイル33の右側の端部33bにおいて第3のバイア353によって電気的に接続され、第4の検出コイル34のコイル導体部341,342は、第4の検出コイル34の右側の端部34bにおいて第4のバイア354によって電気的に接続されている。 The coil conductor 331 of the third detection coil 33 is formed on the first metal layer 301, the coil conductor 332 of the third detection coil 33 is formed on the third metal layer 303, the coil conductor 341 of the fourth detection coil 34 is formed on the second metal layer 302, and the coil conductor 342 of the fourth detection coil 34 is formed on the fourth metal layer 304. The coil conductors 331 and 332 of the third detection coil 33 are electrically connected by a third via 353 at the right end 33b of the third detection coil 33, and the coil conductors 341 and 342 of the fourth detection coil 34 are electrically connected by a fourth via 354 at the right end 34b of the fourth detection coil 34.

第3の検出コイル33及び第4の検出コイル34は、第2の被検出部22と基板垂直方向に並ぶ部分と並ばない部分との磁界の強度の差により、第1の検出コイル31及び第2の検出コイル32と同様、基板3に対するターゲット2の位置に応じた電圧を出力する。第3の検出コイル33の出力電圧は、第3の検出コイル33の左側の端部33aにおいて一方のコイル導体部331に接続された一方側導体線381、及び他方のコイル導体部332に接続された他方側導体線382からなる第3の伝送線路38を介して演算部101に伝送される。第4の検出コイル34の出力電圧は、第4の検出コイル34の左側の端部34aにおいて一方のコイル導体部341に接続された一方側導体線391、及び他方のコイル導体部342に接続された他方側導体線392からなる第4の伝送線路39を介して演算部101に伝送される。 The third detection coil 33 and the fourth detection coil 34 output a voltage according to the position of the target 2 relative to the substrate 3, similar to the first detection coil 31 and the second detection coil 32, due to the difference in magnetic field strength between the portion aligned with the second detection target 22 in the vertical direction of the substrate and the portion not aligned with the second detection target 22. The output voltage of the third detection coil 33 is transmitted to the calculation unit 101 via a third transmission line 38 consisting of a one-side conductor line 381 connected to one coil conductor portion 331 at the left end 33a of the third detection coil 33 and a second-side conductor line 382 connected to the other coil conductor portion 332. The output voltage of the fourth detection coil 34 is transmitted to the calculation unit 101 via a fourth transmission line 39 consisting of a one-side conductor line 391 connected to one coil conductor portion 341 at the left end 34a of the fourth detection coil 34 and a second-side conductor line 392 connected to the other coil conductor portion 342.

CPU100は、励磁コイル300に供給される供給電圧の1周期内における第3の検出コイル33の出力電圧の絶対値の極大値を第3のピーク電圧VP3とし、同じく供給電圧Vの1周期内における第4の検出コイル34の出力電圧の絶対値の極大値である第4のピーク電圧VP4としたとき、第3のピーク電圧VP3の1周期分に相当する距離Lbの範囲におけるラックシャフト13の位置Xbを次式(2)により求めることができる。

Figure 2024063750000003
The CPU 100 can determine the position Xb of the rack shaft 13 within a range of a distance Lb equivalent to one cycle of the third peak voltage Vp3 by using the following equation (2), where the maximum absolute value of the output voltage of the third detection coil 33 within one cycle of the supply voltage supplied to the excitation coil 300 is a third peak voltage Vp3, and the maximum absolute value of the output voltage of the fourth detection coil 34 within one cycle of the supply voltage V0 is a fourth peak voltage Vp4 .
Figure 2024063750000003

基板3の長手方向における二つの第2の被検出部22のそれぞれの中心点220間の距離Lbは、基板3の長手方向における二つの第1の被検出部21のそれぞれの中心点210間の距離Laよりも短い。ターゲット2に形成された第1の被検出部21の数をnとし、第2の被検出部22の数をnとしたとき、Lbに対するLaの割合(La/Lb)は、1よりも大きく、n/nよりも小さい。本実施の形態では、n=5、n=6であるので、La/Lbが1.2未満であり、図4及び図5の図示例ではLa/Lbが1.143である。Laは、一例として0.040[m]であり、Lbは、一例として0.035[m]である。 The distance Lb between the center points 220 of the two second detectable parts 22 in the longitudinal direction of the substrate 3 is shorter than the distance La between the center points 210 of the two first detectable parts 21 in the longitudinal direction of the substrate 3. When the number of the first detectable parts 21 formed on the target 2 is n 1 and the number of the second detectable parts 22 is n 2 , the ratio of La to Lb (La/Lb) is greater than 1 and smaller than n 2 /n 1. In this embodiment, since n 1 = 5 and n 2 = 6, La/Lb is less than 1.2, and in the illustrated example of FIG. 4 and FIG. 5, La/Lb is 1.143. As an example, La is 0.040 [m], and as an example, Lb is 0.035 [m].

また、基板3の長手方向における第3の検出コイル33の長さ及び第4の検出コイル34の長さは、基板3の長手方向における第1の検出コイル31の長さ及び第2の検出コイル32の長さと異なり、第3の検出コイル33の長さが第1の検出コイル31の長さよりも短く、第4の検出コイル34の長さが第2の検出コイル32の長さよりも短い。第3の検出コイル33の長さ及び第4の検出コイル34の長さに対する第1の検出コイル31の長さ及び第2の検出コイル32の長さの割合は、Lbに対するLaの割合と同じである。 In addition, the length of the third detector coil 33 and the length of the fourth detector coil 34 in the longitudinal direction of the substrate 3 are different from the length of the first detector coil 31 and the length of the second detector coil 32 in the longitudinal direction of the substrate 3, and the length of the third detector coil 33 is shorter than the length of the first detector coil 31, and the length of the fourth detector coil 34 is shorter than the length of the second detector coil 32. The ratio of the length of the first detector coil 31 and the length of the second detector coil 32 to the length of the third detector coil 33 and the length of the fourth detector coil 34 is the same as the ratio of La to Lb.

図10は、CPU100がラックシャフト13の位置を求めるために行う演算処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、ωaは、2πをLaで除した値であり、ωbは、2πをLbで除した値である。上記のように、La=0.040[m]である場合には、ωa=157.08[rad/m]であり、Lb=0.035[m]である場合には、ωb=179.52[rad/m]である。 Figure 10 is a flowchart showing an example of the calculation process performed by the CPU 100 to determine the position of the rack shaft 13. In this flowchart, ωa is the value obtained by dividing 2π by La, and ωb is the value obtained by dividing 2π by Lb. As described above, when La = 0.040 [m], ωa = 157.08 [rad/m], and when Lb = 0.035 [m], ωb = 179.52 [rad/m].

このフローチャートに示す演算処理において、CPU100は、上記の式(1)によってXaを求め(ステップS1)、上記の式(2)によってXbを求める(ステップS2)。次にCPU100は、ωb・Xb-ωa・Xaが0以上か否かを判定し(ステップS3)、ωb・Xb-ωa・Xaが0以上である場合には次式(3)によってラックシャフト13の位置を求め(ステップS4)、ωb・Xb-ωa・Xaが0より小さい場合には次式(4)によってラックシャフト13の位置Xを求める(ステップS5)。

Figure 2024063750000004
Figure 2024063750000005
CPU100は、求めたラックシャフト13の位置Xの情報を、ケーブル103を介して操舵制御装置19に出力する。 In the calculation process shown in this flowchart, the CPU 100 obtains Xa by the above formula (1) (step S1), and obtains Xb by the above formula (2) (step S2). Next, the CPU 100 determines whether ωb.Xb-ωa.Xa is equal to or greater than 0 (step S3), and if ωb.Xb-ωa.Xa is equal to or greater than 0, obtains the position of the rack shaft 13 by the following formula (3) (step S4), and if ωb.Xb-ωa.Xa is less than 0, obtains the position X of the rack shaft 13 by the following formula (4) (step S5).
Figure 2024063750000004
Figure 2024063750000005
The CPU 100 outputs the obtained information about the position X of the rack shaft 13 to the steering control device 19 via a cable 103.

図11は、上記の式(1)及び(2)によって求められるラックシャフト13の位置Xa,Xbと、上記の式(3)又は(4)によって求められるラックシャフト13の位置Xとの関係を示すグラフである。本実施の形態では、図11に示すように、Lbに対するLaの割合が1よりも大きくn/nよりも小さいことにより、XbがXaよりも短い間隔で変化する。これにより、ストローク範囲Rの全体にわたってハウジング14に対するラックシャフト13の絶対位置を検出可能である。 11 is a graph showing the relationship between the positions Xa, Xb of the rack shaft 13 calculated by the above formulas (1) and (2) and the position X of the rack shaft 13 calculated by the above formula (3) or (4). In this embodiment, as shown in FIG. 11, the ratio of La to Lb is greater than 1 and smaller than n2 / n1 , so that Xb changes at intervals shorter than Xa. This makes it possible to detect the absolute position of the rack shaft 13 relative to the housing 14 over the entire stroke range R.

[比較例]
図12は、比較例に係る検出コイル組4の構成例をターゲット2の二つの第1の被検出部21と共に示す説明図である。この検出コイル組4は、一対の正弦波形状のコイル導体部411,412を有する正弦波形状検出コイル41と、一対の余弦波形状のコイル導体部421,422及び短絡線路423を有する余弦波形状検出コイル42とを組み合わせて構成されている。正弦波形状検出コイル41及び余弦波形状検出コイル42は、一つの第1の被検出部21の全体が検出コイル組4と基板垂直方向に並んでいる場合には、上記の実施の形態に係る第1の検出コイル31と同様に正弦波状の電圧を出力するが、第1の被検出部21の一部のみが検出コイル組4と基板垂直方向に並んでいる場合には、出力電圧の変化が緩やかになってしまう。
[Comparative Example]
12 is an explanatory diagram showing a configuration example of the detection coil group 4 according to the comparative example together with two first detection target portions 21 of the target 2. This detection coil group 4 is configured by combining a sine-wave-shaped detection coil 41 having a pair of sine-wave-shaped coil conductors 411, 412 and a cosine-wave-shaped detection coil 42 having a pair of cosine-wave-shaped coil conductors 421, 422 and a short circuit line 423. When the entirety of one first detection target portion 21 is aligned with the detection coil group 4 in the substrate vertical direction, the sine-wave-shaped detection coil 41 and the cosine-wave-shaped detection coil 42 output a sine-wave-shaped voltage like the first detection coil 31 according to the above embodiment, but when only a part of the first detection target portion 21 is aligned with the detection coil group 4 in the substrate vertical direction, the change in the output voltage becomes gradual.

図13は、第1の検出コイル31の出力電圧に基づいて上記の式(1)により求められるラックシャフト13の位置Xaと、検出コイル組4の出力電圧に基づいて上記の式(1)と同様の演算式により求められるラックシャフト13の位置Xa´との算出結果を比較して示すグラフである。このグラフに示すように、(Ua・La)/2から(1-Ua/2)Laの範囲ではXaとXa´とが一致するが、0から(Ua・La)/2まで、及び(1-Ua/2)LaからLaまでの範囲では、ラックシャフト13の位置に対するXa´の変化が緩やかになり、誤差が発生してしまう。このため、補正のための演算を行う必要があり、CPU100の演算負荷が増大してしまう。 Figure 13 is a graph showing a comparison of the calculation results of the position Xa of the rack shaft 13 calculated by the above formula (1) based on the output voltage of the first detection coil 31, and the position Xa' of the rack shaft 13 calculated by an arithmetic expression similar to the above formula (1) based on the output voltage of the detection coil set 4. As shown in this graph, Xa and Xa' match in the range of (Ua · La)/2 to (1-Ua/2) La, but in the range of 0 to (Ua · La)/2 and from (1-Ua/2) La to La, the change in Xa' relative to the position of the rack shaft 13 becomes gradual, resulting in an error. For this reason, a calculation for correction is required, which increases the calculation load on the CPU 100.

[実施の形態の効果]
以上説明した本実施の形態によれば、基板3に設けられた第1乃至第4の検出コイル31~34の出力電圧が正弦波状に変化するので、小型軽量でかつ正確にラックシャフト13の位置を求めることが可能な係るストロークセンサ1を提供することができる。
[Effects of the embodiment]
According to the present embodiment described above, the output voltages of the first to fourth detection coils 31 to 34 provided on the substrate 3 change in a sinusoidal manner, so that it is possible to provide a stroke sensor 1 that is small and lightweight and capable of accurately determining the position of the rack shaft 13.

[検出コイルの変形例]
次に、検出コイルの変形例1~4について説明する。これらの変形例1~4に係る検出コイルによっても、上記の実施の形態と同様、ラックシャフト13の一方向への移動時において、ラックシャフト13と共に移動する被検出部の少なくとも一部と検出コイルとがラックシャフト13の移動方向に垂直な方向に並び始めてから被検出部の全体が検出コイルとラックシャフト13の移動方向に垂直な方向に並ばなくなるまでの間の全体にわたり、検出コイルの出力電圧が正弦波状に変化する。これにより、上記の実施の形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
[Modification of detection coil]
Next, modified examples 1 to 4 of the detection coil will be described. As in the above embodiment, with the detection coils according to these modified examples 1 to 4, when the rack shaft 13 moves in one direction, the output voltage of the detection coil changes in a sinusoidal shape over the entire period from when at least a part of the detected part that moves with the rack shaft 13 and the detection coil start to align in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13 until the entire detected part is no longer aligned in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13 with the detection coil. This provides the same action and effect as the above embodiment.

<検出コイルの変形例1>
図14は、変形例1に係る検出コイル61を、この検出コイル61に組み合わされるターゲット2と共に示す説明図である。図14では、図面左右方向がラックシャフト13及びターゲット2の移動方向にあたる。また、図14では、図7と同様、ターゲット2の第1の被検出部21のそれぞれの中心点210間のターゲット2の長手方向の距離をLaで示し、この距離Laに対する第1の被検出部21の長さの割合をUaで示している。ラックシャフト13の移動方向における検出コイル61の長さは、(1-Ua)Laである。変形例1では、Uaが0.1である。
<Detection coil variation 1>
Fig. 14 is an explanatory diagram showing a detection coil 61 according to Modification 1 together with a target 2 combined with this detection coil 61. In Fig. 14, the left-right direction in the drawing corresponds to the moving direction of the rack shaft 13 and the target 2. Also, in Fig. 14, similar to Fig. 7, the distance in the longitudinal direction of the target 2 between the center points 210 of the first detectable portions 21 of the target 2 is indicated by La, and the ratio of the length of the first detectable portions 21 to this distance La is indicated by Ua. The length of the detection coil 61 in the moving direction of the rack shaft 13 is (1-Ua)La. In Modification 1, Ua is 0.1.

検出コイル61は、コイル幅方向(図14の図面上下方向)に間隔をあけて設けられた二つのコイル導体部611,612を有している。このうち、一方のコイル導体部611は、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部611aと、ラックシャフト13の移動方向に対して傾斜して複数の線分部611aのそれぞれの端部同士を接続する複数の傾斜部611bとによって形成されている。 The detection coil 61 has two coil conductors 611, 612 spaced apart in the coil width direction (the vertical direction in FIG. 14). One of the coil conductors, the 611, is formed of a number of line segments 611a that extend linearly in a direction perpendicular to the direction of movement of the rack shaft 13, and a number of inclined portions 611b that are inclined with respect to the direction of movement of the rack shaft 13 and connect the ends of the line segments 611a.

他方のコイル導体部612は、対称軸線Aを挟んで一方のコイル導体部611と対称な形状であり、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部612aと、ラックシャフト13の移動方向に対して傾斜して複数の線分部612aのそれぞれの端部同士を接続する複数の傾斜部612bとによって形成されている。 The other coil conductor portion 612 has a shape symmetrical to the coil conductor portion 611 across the axis of symmetry A1 , and is formed by a plurality of line segments 612a extending linearly in a direction perpendicular to the movement direction of the rack shaft 13, and a plurality of inclined portions 612b inclined with respect to the movement direction of the rack shaft 13 and connecting the ends of the plurality of line segments 612a.

二つのコイル導体部611,612は、上記の実施の形態と同様、1枚の基板の異なる層に形成されており、ラックシャフト13の移動方向におけるコイル導体部611,612の一方の端部同士がバイア613によって接続されている。ラックシャフト13の移動方向におけるコイル導体部611,612の他方の端部は、演算部101に接続される。 The two coil conductors 611, 612 are formed on different layers of a single substrate, as in the above embodiment, and one end of the coil conductors 611, 612 in the direction of movement of the rack shaft 13 is connected to each other by a via 613. The other end of the coil conductors 611, 612 in the direction of movement of the rack shaft 13 is connected to the calculation unit 101.

変形例1では、9個の線分部611aと8個の傾斜部611bとによってコイル導体部611が形成され、同じく9個の線分部612aと8個の傾斜部612bとによってコイル導体部612が形成されている。コイル導体部611,612は、対称軸線A上の交差点610において交差している。二つのコイル導体部611,612は、それぞれ交差点610に関して点対称な形状である。 In the first modification, the coil conductor portion 611 is formed by nine line segments 611a and eight inclined portions 611b, and the coil conductor portion 612 is formed by nine line segments 612a and eight inclined portions 612b. The coil conductor portions 611 and 612 intersect at an intersection point 610 on the axis of symmetry A1 . The two coil conductor portions 611 and 612 are shaped point-symmetric with respect to the intersection point 610.

ラックシャフト13の移動方向におけるコイル導体部611の複数の線分部611aのそれぞれの間隔I61、及びコイル導体部612の複数の線分部612aのそれぞれの間隔I62は、ラックシャフト13の移動方向における第1の被検出部21の長さに対応する間隔であり、具体的には第1の被検出部21の長さであるUa・Laと同じである。また、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向におけるコイル導体部611の複数の線分部611aのそれぞれの長さL61、及びコイル導体部612の複数の線分部612aのそれぞれの長さL62は、共通である。 An interval I61 between each of the multiple line segments 611a of the coil conductor portion 611 in the movement direction of the rack shaft 13 and an interval I62 between each of the multiple line segments 612a of the coil conductor portion 612 are intervals corresponding to the length of the first detectable portion 21 in the movement direction of the rack shaft 13, and specifically, are the same as Ua and La, which are the lengths of the first detectable portion 21. Furthermore, a length L61 between each of the multiple line segments 611a of the coil conductor portion 611 in the direction perpendicular to the movement direction of the rack shaft 13 and a length L62 between each of the multiple line segments 612a of the coil conductor portion 612 are common to both.

複数の線分部611a,612aのそれぞれの間隔I61,I62、及び複数の線分部611a,612aのそれぞれのL61,L62は、ラックシャフト13の一方向への移動時において、一つの第1の被検出部21の少なくとも一部と検出コイル61とがラックシャフト13の移動方向に垂直な方向に並び始めてから、その第1の被検出部21の全体が検出コイル61とラックシャフト13の移動方向に垂直な方向に並ばなくなるまでの間の全体にわたって検出コイル61の出力電圧が正弦波状に変化するように、例えば電磁界シミュレーションによって調整されている。 The spacing I61 , I62 between each of the multiple line segments 611a, 612a and the spacing L61 , L62 between each of the multiple line segments 611a, 612a are adjusted, for example by electromagnetic field simulation, so that when the rack shaft 13 moves in one direction, the output voltage of the detection coil 61 changes sinusoidally throughout the entire period from when at least a portion of a first detectable portion 21 and the detection coil 61 begin to align in a direction perpendicular to the movement direction of the rack shaft 13 to when the entire first detectable portion 21 and the detection coil 61 are no longer aligned in a direction perpendicular to the movement direction of the rack shaft 13.

図15は、図14に示す検出コイル61を第1の検出コイル61とし、この第1の検出コイル61と同様に構成された第2の検出コイル62と第1の検出コイル61とを組み合わせて第1の検出コイル組6Aを構成し、ラックシャフト13の移動方向における長さが第1及び第2の検出コイル61,62よりも短い第3及び第4の検出コイル63,64を組み合わせて第2の検出コイル組6Bを構成した構成例を示す構成図である。また、図15では、第1の検出コイル組6A及び第2の検出コイル組6Bを囲むように形成された励磁コイル600を示すと共に、第1の検出コイル組6A及び第2の検出コイル組6Bに対向するターゲット2を示している。励磁コイル600は、ラックシャフト13の移動方向に長い長方形状であり、ラックシャフト13の移動方向に延在している。 Figure 15 is a configuration diagram showing an example of a configuration in which the detection coil 61 shown in Figure 14 is used as the first detection coil 61, a second detection coil 62 configured similarly to the first detection coil 61 is combined with the first detection coil 61 to form a first detection coil set 6A, and a third and fourth detection coils 63, 64 whose lengths in the moving direction of the rack shaft 13 are shorter than the first and second detection coils 61, 62 are combined to form a second detection coil set 6B. Also, Figure 15 shows an excitation coil 600 formed to surround the first detection coil set 6A and the second detection coil set 6B, and shows the target 2 facing the first detection coil set 6A and the second detection coil set 6B. The excitation coil 600 is a rectangular shape that is long in the moving direction of the rack shaft 13, and extends in the moving direction of the rack shaft 13.

第1乃至第4の検出コイル61~64ならびに励磁コイル600は、上記の実施の形態と同様、第1乃至第4の金属層を有する1枚の4層基板に形成されており、第1の金属層の配線パターンを実線で、第2の金属層の配線パターンを破線で、第3の金属層の配線パターンを一点鎖線で、第4の金属層の配線パターンを二点鎖線で、それぞれ示している。第1の検出コイル61と第2の検出コイル62とは、励磁コイル600の長手方向の長さが同じで、励磁コイル600の長手方向にオフセットして形成されている。このオフセット量は、La/4である。 The first to fourth detection coils 61 to 64 and the excitation coil 600 are formed on a single four-layer substrate having first to fourth metal layers, as in the above embodiment, with the wiring pattern of the first metal layer indicated by a solid line, the wiring pattern of the second metal layer indicated by a dashed line, the wiring pattern of the third metal layer indicated by a dashed line, and the wiring pattern of the fourth metal layer indicated by a dashed double-dot line. The first detection coil 61 and the second detection coil 62 have the same length in the longitudinal direction of the excitation coil 600, and are formed offset in the longitudinal direction of the excitation coil 600. The amount of offset is La/4.

第2の検出コイル組6Bは、第1の検出コイル組6Aを励磁コイル600の長手方向に縮めた形状であり、第3及び第4の検出コイル63,64は、図14を参照して説明した検出コイル61と同様、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部と、複数の線分部のそれぞれの端部同士を接続する複数の傾斜部とによって形成されているが、励磁コイル600の長手方向における複数の傾斜部の長さが第1及び第2の検出コイル61,62よりも短く形成されている。 The second detection coil set 6B has a shape in which the first detection coil set 6A has been shortened in the longitudinal direction of the excitation coil 600, and the third and fourth detection coils 63, 64, like the detection coil 61 described with reference to FIG. 14, are formed of multiple line segments that extend linearly in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13 and multiple inclined portions that connect the ends of the multiple line segments, but the length of the multiple inclined portions in the longitudinal direction of the excitation coil 600 is shorter than that of the first and second detection coils 61, 62.

また、第3の検出コイル63と第4の検出コイル64とは、励磁コイル600の長手方向にオフセットして形成されている。上記の実施の形態と同様にターゲット2の複数の第2の被検出部22の間隔をLbとすると、第3の検出コイル63と第4の検出コイル64とのオフセット量は、Lb/4である。このように第1の検出コイル組6A及び第2の検出コイル組6Bを組み合わせることで、図9乃至図11を参照して説明したように、ストローク範囲Rの全体にわたってラックシャフト13の絶対位置を検出することができる。 The third detection coil 63 and the fourth detection coil 64 are formed with an offset in the longitudinal direction of the excitation coil 600. As in the above embodiment, if the spacing between the multiple second detectable portions 22 of the target 2 is Lb, the offset between the third detection coil 63 and the fourth detection coil 64 is Lb/4. By combining the first detection coil set 6A and the second detection coil set 6B in this manner, the absolute position of the rack shaft 13 can be detected throughout the entire stroke range R, as described with reference to Figures 9 to 11.

<検出コイルの変形例2>
図16は、変形例2に係る検出コイル7を、この検出コイル7に組み合わされるターゲット2と共に示す説明図である。検出コイル7は、コイル幅方向に間隔をあけて設けられた二つのコイル導体部71,72を有している。このうち、一方のコイル導体部71は、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部71aと、ラックシャフト13の移動方向に対して傾斜して複数の線分部71aのそれぞれの端部同士を接続する傾斜部71bとによって形成されている。
<Detection coil modification 2>
16 is an explanatory diagram showing a detection coil 7 according to Modification 2, together with a target 2 to be combined with the detection coil 7. The detection coil 7 has two coil conductor portions 71, 72 spaced apart in the coil width direction. Of these, one of the coil conductor portions 71 is formed by a plurality of line segments 71a extending linearly in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13, and an inclined portion 71b inclined with respect to the moving direction of the rack shaft 13 and connecting the respective ends of the plurality of line segments 71a.

他方のコイル導体部72は、対称軸線Aを挟んで一方のコイル導体部71と対称な形状であり、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部72aと、ラックシャフト13の移動方向に対して傾斜して複数の線分部72aのそれぞれの端部同士を接続する傾斜部72bとによって形成されている。変形例2では、コイル導体部71,72の線分部71a,72aの数がそれぞれ2であり、傾斜部71b,72bの数がそれぞれ1である。 The other coil conductor portion 72 has a shape symmetrical to the one coil conductor portion 71 across the axis of symmetry A1 , and is formed by a plurality of line segments 72a extending linearly in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13, and inclined portions 72b connecting the respective ends of the plurality of line segments 72a at an angle with respect to the moving direction of the rack shaft 13. In the second modification, the number of line segments 71a and 72a of the coil conductor portions 71 and 72 is two each, and the number of inclined portions 71b and 72b of the coil conductor portions 71 and 72 is one each.

二つのコイル導体部71,72は、上記の実施の形態と同様、1枚の基板の異なる層に形成されており、ラックシャフト13の移動方向におけるコイル導体部71,72の一方の端部同士がバイア73によって接続されている。ラックシャフト13の移動方向におけるコイル導体部71,72の他方の端部は、演算部101に接続される。コイル導体部71,72は、対称軸線A上の交差点70において交差している。二つのコイル導体部71,72は、それぞれ交差点70に関して点対称な形状である。ラックシャフト13の移動方向における検出コイル7の長さは、(1-Ua)Laであり、コイル導体部71,72の複数の線分部71a,72aのそれぞれの間隔は、Ua・Laである。本変形例ではUaが0.5である。 The two coil conductors 71, 72 are formed on different layers of a single substrate, as in the above embodiment, and one end of the coil conductors 71, 72 in the moving direction of the rack shaft 13 is connected to each other by a via 73. The other end of the coil conductors 71, 72 in the moving direction of the rack shaft 13 is connected to the calculation unit 101. The coil conductors 71, 72 intersect at an intersection 70 on the symmetric axis A1 . The two coil conductors 71, 72 are each shaped point-symmetric with respect to the intersection 70. The length of the detection coil 7 in the moving direction of the rack shaft 13 is (1-Ua)La, and the interval between each of the multiple line segments 71a, 72a of the coil conductors 71, 72 is Ua·La. In this modification, Ua is 0.5.

この変形例2に係る構成の検出コイル7は、例えば変形例1について図15を参照して説明したように組み合わせ、第1及び第2の検出コイル組を構成することで、ラックシャフト13の絶対位置をストローク範囲Rの全体にわたって検出することができる。後述する変形例3及び4に係る検出コイルについても同様である。 The detection coil 7 of the configuration according to this modification 2 can be combined, for example, as described for modification 1 with reference to FIG. 15 to form a first and second detection coil set, thereby making it possible to detect the absolute position of the rack shaft 13 over the entire stroke range R. The same applies to the detection coils according to modifications 3 and 4 described below.

<検出コイルの変形例3>
図17は、変形例3に係る検出コイル8を、この検出コイル8に組み合わされるターゲット2と共に示す説明図である。検出コイル8は、コイル幅方向に間隔をあけて設けられた二つのコイル導体部81,82を有している。このうち、一方のコイル導体部81は、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部81aと、ラックシャフト13の移動方向に対して傾斜して複数の線分部81aのそれぞれの端部同士を接続する複数の傾斜部81bとによって形成されている。
<Detection coil modification 3>
17 is an explanatory diagram showing a detection coil 8 according to Modification 3, together with a target 2 to be combined with this detection coil 8. The detection coil 8 has two coil conductor portions 81, 82 spaced apart in the coil width direction. Of these, one of the coil conductor portions 81 is formed by a plurality of line segments 81a extending linearly in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13, and a plurality of inclined portions 81b inclined with respect to the moving direction of the rack shaft 13 and connecting the respective ends of the plurality of line segments 81a.

他方のコイル導体部82は、対称軸線Aを挟んで一方のコイル導体部81と対称な形状であり、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部82aと、ラックシャフト13の移動方向に対して傾斜して複数の線分部82aのそれぞれの端部同士を接続する複数の傾斜部82bとによって形成されている。変形例3では、コイル導体部81,82の線分部81a,82aの数がそれぞれ50であり、傾斜部81b,82bの数がそれぞれ49である。 The other coil conductor portion 82 has a shape symmetrical to the one coil conductor portion 81 across the axis of symmetry A1 , and is formed by a plurality of line segments 82a extending linearly in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13, and a plurality of inclined portions 82b connecting the respective ends of the plurality of line segments 82a at an angle with respect to the moving direction of the rack shaft 13. In the third modification, the number of line segments 81a and 82a of the coil conductor portions 81 and 82 is 50 each, and the number of inclined portions 81b and 82b of the coil conductor portions 81 and 82 is 49 each.

二つのコイル導体部81,82は、1枚の基板の異なる層に形成されており、ラックシャフト13の移動方向におけるコイル導体部81,82の一方の端部同士がバイア83によって接続されている。ラックシャフト13の移動方向におけるコイル導体部81,82の他方の端部は、演算部101に接続される。コイル導体部81,82は、対称軸線A上の交差点80において交差している。二つのコイル導体部81,82は、それぞれ交差点80に関して点対称な形状である。ラックシャフト13の移動方向における検出コイル8の長さは、(1-Ua)Laであり、コイル導体部81,82の複数の線分部81a,82aのそれぞれの間隔は、Ua・Laである。本変形例ではUaが0.02である。 The two coil conductors 81, 82 are formed on different layers of a single substrate, and one end of the coil conductors 81, 82 in the moving direction of the rack shaft 13 is connected to each other by a via 83. The other end of the coil conductors 81, 82 in the moving direction of the rack shaft 13 is connected to the calculation unit 101. The coil conductors 81, 82 intersect at an intersection 80 on the symmetric axis A1 . The two coil conductors 81, 82 each have a shape that is point-symmetric with respect to the intersection 80. The length of the detection coil 8 in the moving direction of the rack shaft 13 is (1-Ua)La, and the interval between each of the multiple line segments 81a, 82a of the coil conductors 81, 82 is Ua·La. In this modification, Ua is 0.02.

<検出コイルの変形例4>
図18は、変形例4に係る検出コイル9を、この検出コイル9に組み合わされるターゲット2と共に示す説明図である。検出コイル9は、コイル幅方向に間隔をあけて設けられた二つのコイル導体部91,92を有している。このうち、一方のコイル導体部91は、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部91aと、ラックシャフト13の移動方向に対して傾斜して複数の線分部91aのそれぞれの端部同士を接続する複数の傾斜部91bとによって形成されている。
<Detection coil modification 4>
18 is an explanatory diagram showing a detection coil 9 according to Modification 4, together with a target 2 to be combined with the detection coil 9. The detection coil 9 has two coil conductor portions 91, 92 spaced apart in the coil width direction. Of these, one of the coil conductor portions 91 is formed by a plurality of line segments 91a extending linearly in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13, and a plurality of inclined portions 91b inclined with respect to the moving direction of the rack shaft 13 and connecting the respective ends of the plurality of line segments 91a.

他方のコイル導体部92は、対称軸線Aを挟んで一方のコイル導体部91と対称な形状であり、ラックシャフト13の移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部92aと、ラックシャフト13の移動方向に対して傾斜して複数の線分部92aのそれぞれの端部同士を接続する複数の傾斜部92bとによって形成されている。変形例4では、コイル導体部91,92の線分部91a,92aの数がそれぞれ5であり、傾斜部91b,92bの数がそれぞれ4である。 The other coil conductor portion 92 has a shape symmetrical to the one coil conductor portion 91 across the axis of symmetry A1 , and is formed by a plurality of line segments 92a extending linearly in a direction perpendicular to the moving direction of the rack shaft 13, and a plurality of inclined portions 92b connecting the respective ends of the plurality of line segments 92a at an angle with respect to the moving direction of the rack shaft 13. In the fourth modification, the number of line segments 91a and 92a of the coil conductor portions 91 and 92 is five each, and the number of inclined portions 91b and 92b of the coil conductor portions 91 and 92 is four each.

二つのコイル導体部91,92は、1枚の基板の異なる層に形成されており、ラックシャフト13の移動方向におけるコイル導体部91,92の一方の端部同士がバイア93によって接続されている。ラックシャフト13の移動方向におけるコイル導体部91,92の他方の端部は、演算部101に接続される。コイル導体部91,92は、対称軸線A上の交差点90において交差している。二つのコイル導体部91,92は、それぞれ交差点90に関して点対称な形状である。ラックシャフト13の移動方向における検出コイル9の長さは、(1-Ua)Laであり、本変形例ではUaが0.3である。 The two coil conductor portions 91, 92 are formed on different layers of a single substrate, and one end of the coil conductor portions 91, 92 in the moving direction of the rack shaft 13 is connected to a via 93. The other end of the coil conductor portions 91, 92 in the moving direction of the rack shaft 13 is connected to a calculation unit 101. The coil conductor portions 91, 92 intersect at an intersection 90 on a symmetrical axis A1 . The two coil conductor portions 91, 92 each have a shape that is point-symmetric with respect to the intersection 90. The length of the detection coil 9 in the moving direction of the rack shaft 13 is (1-Ua)La, and in this modified example, Ua is 0.3.

本変形例では、ラックシャフト13の移動方向におけるコイル導体部91,92の両端部における線分部91a,92aと、この線分部91a,92aに隣り合う線分部91a,92aとの間隔がUa・Laであるが、検出コイル9の中央部では、複数の線分部91a,92aのそれぞれの間隔がUa・La/6である。このように、複数の線分部91a,92aの間隔が一部において異なっていても、検出コイル9の出力電圧が正弦波状に変化する。 In this modified example, the distance between the line segments 91a, 92a at both ends of the coil conductors 91, 92 in the moving direction of the rack shaft 13 and the adjacent line segments 91a, 92a is Ua·La, but in the center of the detection coil 9, the distance between each of the multiple line segments 91a, 92a is Ua·La/6. In this way, even if the distances between the multiple line segments 91a, 92a differ in some places, the output voltage of the detection coil 9 changes in a sinusoidal manner.

(実施の形態及び変形例のまとめ)
次に、上記の実施の形態及び変形例から把握される技術思想について、実施の形態及び変形例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は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態及び変形例に具体的に示した部材等に限定するものではない。
(Summary of the embodiment and modifications)
Next, the technical ideas grasped from the above-mentioned embodiment and modified examples will be described by using the reference numerals and the like in the embodiment and modified examples. However, the reference numerals and the like in the following description do not limit the components in the claims to the members and the like specifically shown in the embodiment and modified examples.

[1]所定の移動方向に進退移動する移動部材(ラックシャフト13)の位置を検出する位置検出装置(ストロークセンサ1)であって、前記移動部材(13)に沿って前記移動方向に延在して配置された励磁コイル(300,600)と、前記励磁コイル(300,600)が発生する磁界により、前記移動方向における所定の検出範囲内において、前記移動部材(13)と共に移動する被検出部(21,22)の位置に応じた電圧を出力する検出コイル(31~34,61~64,7~9)と、前記検出コイル(31~34,61~64,7~9)の出力電圧によって前記移動部材(13)の位置を演算によって求める演算部(101)とを備え、前記被検出部(21,22)が前記移動方向に所定長さを有しており、前記被検出部(21,22)に対応する部位と対応しない部位との磁界の強度の差によって前記検出コイル(31~34,61~64,7~9)に電圧が発生し、前記移動部材(13)の一方向への移動時において、前記検出コイル(31~34,61~64,7~9)と前記被検出部(21,22)の少なくとも一部とが前記移動方向に垂直な方向に並び始めてから前記被検出部(21,22)の全体が前記検出コイル(31~34,61~64,7~9)と前記移動方向に垂直な方向に並ばなくなるまでの間の全体にわたり、前記検出コイル(31~34,61~64,7~9)の出力電圧が正弦波状に変化する、位置検出装置(1)。 [1] A position detection device (stroke sensor 1) that detects the position of a moving member (rack shaft 13) that moves back and forth in a predetermined moving direction, comprising: an excitation coil (300, 600) that is arranged extending in the moving direction along the moving member (13); detection coils (31-34, 61-64, 7-9) that output a voltage corresponding to the position of a detected part (21, 22) that moves together with the moving member (13) within a predetermined detection range in the moving direction due to a magnetic field generated by the excitation coil (300, 600); and a calculation unit (101) that calculates the position of the moving member (13) based on the output voltage of the detection coils (31-34, 61-64, 7-9), and the detected part (21, 22) has a predetermined length in the moving direction, and a voltage is generated in the detection coils (31-34, 61-64, 7-9) due to the difference in magnetic field strength between the parts corresponding to the detected parts (21, 22) and the parts not corresponding to the detected parts, and when the moving member (13) moves in one direction, the output voltage of the detection coils (31-34, 61-64, 7-9) changes in a sinusoidal shape over the entire period from when the detection coils (31-34, 61-64, 7-9) and at least a part of the detected parts (21, 22) start to align in a direction perpendicular to the moving direction until the entire detected parts (21, 22) are no longer aligned in a direction perpendicular to the moving direction with the detection coils (31-34, 61-64, 7-9). Position detection device (1).

[2]前記検出コイル(31~34)は、前記励磁コイル(300)の延在方向に対して垂直なコイル幅方向に間隔をあけて設けられた二つのコイル導体部(311,312、321,322、331,332、341,342)を有し、前記二つのコイル導体部(311,312、321,322、331,332、341,342)の間隔が前記検出コイル(31~34)の両端部(31a,31b、32a,32b、33a,33b、34a,34b)において極小となると共に、前記二つのコイル導体部(311,312、321,322、331,332、341,342)が交差する交差部(31c,32c,33c,34c)と、前記コイル幅方向における前記二つのコイル導体部(311,312、321,322、331,332、341,342)の間隔が極大となる極大部(31d,31e、32d,32e、33d,33e、34d,34e)とを有し、前記二つのコイル導体部(311,312、321,322、331,332、341,342)は、前記検出コイル(31~34)の端部(31a,31b、32a,32b、33a,33b、34a,34b)から前記極大部(31d,31e、32d,32e、33d,33e、34d,34e)までの間における前記移動方向に対する傾きが、前記極大部(31d,31e、32d,32e、33d,33e、34d,34e)と前記交差部(31c,32c,33c,34c)との間における前記移動方向に対する傾きよりも大きい、上記[1]に記載の位置検出装置(1)。 [2] The detection coil (31 to 34) has two coil conductor parts (311, 312, 321, 322, 331, 332, 341, 342) spaced apart in the coil width direction perpendicular to the extension direction of the excitation coil (300), and the spacing between the two coil conductor parts (311, 312, 321, 322, 331, 332, 341, 342) is equal to the distance between the detection coil (3 and the coil conductor portions (311, 312, 321, 322, 331, 332, 341, 342) in the coil width direction are located at their intersections (31c, 32c, 33c, 34c), and the coil conductor portions (311, 312, 321, 322, 331, 332, 341, 342) in the coil width direction are located at their intersections (31c, 32c, 33c, 34c). and a maximum portion (31d, 31e, 32d, 32e, 33d, 33e, 34d, 34e) where the distance between the two coil conductor portions (311, 312, 321, 322, 331, 332, 341, 342) is maximum, and the two coil conductor portions (311, 312, 321, 322, 331, 332, 341, 342) are located forward from the ends (31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b, 34a, 34b) of the detection coils (31 to 34). The position detection device (1) described in [1] above, in which the inclination with respect to the direction of movement up to the maximum portion (31d, 31e, 32d, 32e, 33d, 33e, 34d, 34e) is greater than the inclination with respect to the direction of movement between the maximum portion (31d, 31e, 32d, 32e, 33d, 33e, 34d, 34e) and the intersection portion (31c, 32c, 33c, 34c).

[3]前記検出コイル(61~64,7~9)は、前記励磁コイル(600)の延在方向に対して垂直なコイル幅方向に間隔をあけて設けられた二つのコイル導体部(611,612,621,622,631,632,641,642,71,72,81,82,91,92)を有し、前記二つのコイル導体部(611,612,621,622,631,632,641,642,71,72,81,82,91,92)のそれぞれは、前記移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部(611a,612a,71a,72a,81a,82a,91a,92a)と、前記移動方向に対して傾斜して前記複数の線分部(611a,612a,71a,72a,81a,82a,91a,92a)のそれぞれの端部同士を接続する傾斜部(611b,612b,71b,72b,81b,82b,91b,92b)とによって形成されている、上記[1]に記載の位置検出装置(1)。 [3] The detection coil (61-64, 7-9) has two coil conductor parts (611, 612, 621, 622, 631, 632, 641, 642, 71, 72, 81, 82, 91, 92) spaced apart in the coil width direction perpendicular to the extension direction of the excitation coil (600), and each of the two coil conductor parts (611, 612, 621, 622, 631, 632, 641, 642, 71, 72, 81, 82, 91, 92) is arranged in the moving direction. The position detection device (1) described in [1] above is formed by a plurality of line segments (611a, 612a, 71a, 72a, 81a, 82a, 91a, 92a) that extend linearly in a direction perpendicular to the direction of movement, and inclined portions (611b, 612b, 71b, 72b, 81b, 82b, 91b, 92b) that are inclined with respect to the direction of movement and connect the ends of the plurality of line segments (611a, 612a, 71a, 72a, 81a, 82a, 91a, 92a).

[4]前記移動方向における前記複数の線分部(611a,612a,71a,72a,81a,82a,91a,92a)の間隔が、前記被検出部(21,22)の前記所定長さに対応する間隔である、上記[3]に記載の位置検出装置(1)。 [4] The position detection device (1) described in [3] above, in which the spacing between the multiple line segments (611a, 612a, 71a, 72a, 81a, 82a, 91a, 92a) in the movement direction corresponds to the predetermined length of the detection target portion (21, 22).

[5]複数の前記検出コイル(31~34,61~64,7~9)が前記励磁コイル(300,600)の延在方向にオフセットして配置された、上記[2]乃至[4]の何れかに記載の位置検出装置(1)。 [5] A position detection device (1) described in any one of [2] to [4] above, in which the detection coils (31-34, 61-64, 7-9) are arranged offset in the extension direction of the excitation coil (300, 600).

[6]複数の前記検出コイル(31~34,61~64,7~9)を組み合わせてなる第1及び第2の検出コイル組(3A,3B,6A,6B)を有し、前記第1及び第2の検出コイル組(3A,3B,6A,6B)が前記励磁コイル(300,600)の延在方向に対して垂直な方向に並び、前記第1及び第2の検出コイル組(3A,3B,6A,6B)のそれぞれは、複数の前記検出コイル(31~34,61~64,7~9)が前記励磁コイル(300,600)の延在方向にオフセットして配置されている、上記[2]乃至[4]の何れか1つに記載の位置検出装置(1)。 [6] A position detection device (1) according to any one of [2] to [4] above, which has first and second detection coil sets (3A, 3B, 6A, 6B) each consisting of a combination of a plurality of the detection coils (31-34, 61-64, 7-9), the first and second detection coil sets (3A, 3B, 6A, 6B) are arranged in a direction perpendicular to the extension direction of the excitation coil (300, 600), and each of the first and second detection coil sets (3A, 3B, 6A, 6B) has a plurality of the detection coils (31-34, 61-64, 7-9) offset in the extension direction of the excitation coil (300, 600).

[7]前記第1の検出コイル組(3A,6A)を構成する複数の前記検出コイル(31,32,61,62)の前記励磁コイル(300,600)の延在方向における長さと、前記第2の検出コイル組(3B,6B)を構成する複数の前記検出コイル(33,34,63,64)の前記励磁コイル(300,600)の延在方向における長さとが異なる、上記[6]に記載の位置検出装置(1)。 [7] The position detection device (1) described in [6] above, in which the length of the multiple detection coils (31, 32, 61, 62) constituting the first detection coil group (3A, 6A) in the extension direction of the excitation coil (300, 600) is different from the length of the multiple detection coils (33, 34, 63, 64) constituting the second detection coil group (3B, 6B) in the extension direction of the excitation coil (300, 600).

[8]前記第1の検出コイル組(3A,6A)に対応して複数の前記被検出部(21)が設けられ、前記第2の検出コイル組(3B,6B)に対応して複数の前記被検出部(22)が設けられている、上記[7]に記載の位置検出装置(1)。 [8] A position detection device (1) described in [7] above, in which a plurality of the detection target parts (21) are provided corresponding to the first detection coil group (3A, 6A), and a plurality of the detection target parts (22) are provided corresponding to the second detection coil group (3B, 6B).

[9]複数の前記検出コイル(31~34,61~64,7~9)が1枚の基板(3)に形成されており、前記励磁コイル(300,600)は、複数の前記検出コイル(31~34,61~64,7~9)を囲むように前記基板(3)に形成されている、上記[8]に記載の位置検出装置(1)。 [9] The position detection device (1) described in [8] above, in which the detection coils (31-34, 61-64, 7-9) are formed on a single substrate (3), and the excitation coil (300, 600) is formed on the substrate (3) so as to surround the detection coils (31-34, 61-64, 7-9).

[10]前記移動部材(13)に取り付けられた導電性部材(ターゲット2)を有し、前記導電性部材(2)に前記被検出部(21,22)が形成されている、上記[1]に記載の位置検出装置(1)。 [10] The position detection device (1) described in [1] above, which has a conductive member (target 2) attached to the moving member (13), and the detected portion (21, 22) is formed on the conductive member (2).

以上、本発明の実施の形態及び変形例を説明したが、上記に記載した各実施の形態及び変形例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、各実施の形態及び変形例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。 Although the embodiments and modifications of the present invention have been described above, the above-described embodiments and modifications do not limit the invention according to the claims. It should also be noted that not all of the combinations of features described in the embodiments and modifications are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.

また、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、上記の実施の形態では、第1の被検出部21及び第2の被検出部22がターゲット2に凹部として形成された場合について説明したが、これに限らず、第1の被検出部及び第2の被検出部が基板3側に向かって突出する導電性の突起であってもよい。また、上記の実施の形態では、ストロークセンサ1による位置の検出対象の移動部材がステアリング装置10のラックシャフト13である場合について説明したが、検出対象の移動部材としてはこれに限らず、車載用もしくは車載用以外のシャフトであってもよい。また、移動部材の形状としては、軸状体に限らず、例えば平板状等の様々な形状のものを用いることができる。 The present invention can be modified as appropriate without departing from the spirit of the invention. For example, in the above embodiment, the first detectable portion 21 and the second detectable portion 22 are formed as recesses in the target 2, but the present invention is not limited to this, and the first detectable portion and the second detectable portion may be conductive protrusions protruding toward the substrate 3. In the above embodiment, the moving member whose position is to be detected by the stroke sensor 1 is the rack shaft 13 of the steering device 10, but the moving member to be detected is not limited to this, and may be a shaft for use in a vehicle or a shaft for use in a vehicle. The shape of the moving member is not limited to a shaft-shaped body, and various shapes such as a flat plate can be used.

1…ストロークセンサ(位置検出装置)
101…演算部
13…ラックシャフト(移動部材)
2…ターゲット(導電性部材)
21…第1の被検出部
22…第2の被検出部
3…基板
3A,6A…第1の検出コイル組
3B,6B…第2の検出コイル組
300,600…励磁コイル
31~34,61~64…第1乃至第4の検出コイル
31a,31b、32a,32b、33a,33b、34a,34b…端部
31c,32c,33c,34c…交差部
31d,31e、32d,32e、33d,33e、34d,34e…極大部
311,312、321,322、331,332、341,342,611,612,621,622,631,632,641,642,71,72,81,82,91,92…コイル導体部
611a,612a,71a,72a,81a,82a,91a,92a…線分部
611b,612b,71b,72b,81b,82b,91b,92b…傾斜部

1...Stroke sensor (position detection device)
101... Calculation unit 13... Rack shaft (moving member)
2...Target (conductive member)
21...first detected portion 22...second detected portion 3...substrate 3A, 6A...first detection coil set 3B, 6B...second detection coil set 300, 600...excitation coils 31 to 34, 61 to 64...first to fourth detection coils 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b, 34a, 34b...ends 31c, 32c, 33c, 34c...intersections 31d, 31e, 32d, 32e, 33d, 33e, 34 d, 34e...maximum portions 311, 312, 321, 322, 331, 332, 341, 342, 611, 612, 621, 622, 631, 632, 641, 642, 71, 72, 81, 82, 91, 92...coil conductor portions 611a, 612a, 71a, 72a, 81a, 82a, 91a, 92a...line segment portions 611b, 612b, 71b, 72b, 81b, 82b, 91b, 92b...inclined portions

Claims (10)

所定の移動方向に進退移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置であって、
前記移動部材に沿って前記移動方向に延在して配置された励磁コイルと、
前記励磁コイルが発生する磁界により、前記移動方向における所定の検出範囲内において、前記移動部材と共に移動する被検出部の位置に応じた電圧を出力する検出コイルと、
前記検出コイルの出力電圧によって前記移動部材の位置を演算によって求める演算部と
を備え、
前記被検出部が前記移動方向に所定長さを有しており、前記被検出部に対応する部位と対応しない部位との磁界の強度の差によって前記検出コイルに電圧が発生し、
前記移動部材の一方向への移動時において、前記検出コイルと前記被検出部の少なくとも一部とが前記移動方向に垂直な方向に並び始めてから前記被検出部の全体が前記検出コイルと前記移動方向に垂直な方向に並ばなくなるまでの間の全体にわたり、前記検出コイルの出力電圧が正弦波状に変化する、
位置検出装置。
A position detection device for detecting a position of a moving member that moves forward and backward in a predetermined moving direction,
an excitation coil disposed along the moving member and extending in the moving direction;
a detection coil that outputs a voltage corresponding to a position of a detected part that moves together with the moving member within a predetermined detection range in the moving direction by a magnetic field generated by the excitation coil;
a calculation unit that calculates a position of the movable member based on an output voltage of the detection coil;
the detected part has a predetermined length in the moving direction, and a voltage is generated in the detection coil due to a difference in magnetic field strength between a portion corresponding to the detected part and a portion not corresponding to the detected part;
When the movable member moves in one direction, the output voltage of the detection coil changes in a sinusoidal shape from the time when the detection coil and at least a part of the detected part start to align in a direction perpendicular to the moving direction until the entire detected part is no longer aligned with the detection coil in the direction perpendicular to the moving direction.
Position detection device.
前記検出コイルは、前記励磁コイルの延在方向に対して垂直なコイル幅方向に間隔をあけて設けられた二つのコイル導体部を有し、前記二つのコイル導体部の間隔が前記検出コイルの両端部において極小となると共に、前記二つのコイル導体部が交差する交差部と、前記コイル幅方向における前記二つのコイル導体部の間隔が極大となる極大部とを有し、
前記二つのコイル導体部は、前記検出コイルの端部から前記極大部までの間における前記移動方向に対する傾きが、前記極大部と前記交差部との間における前記移動方向に対する傾きよりも大きい、
請求項1に記載の位置検出装置。
the detection coil has two coil conductor portions spaced apart in a coil width direction perpendicular to the extension direction of the excitation coil, the distance between the two coil conductor portions being minimal at both ends of the detection coil, and has intersection portions where the two coil conductor portions intersect, and a maximum portion where the distance between the two coil conductor portions in the coil width direction is maximum,
an inclination of the two coil conductor portions with respect to the direction of movement between the ends of the detection coil and the local maximum portion is greater than an inclination of the two coil conductor portions with respect to the direction of movement between the local maximum portion and the intersection portion;
The position detection device according to claim 1 .
前記検出コイルは、前記励磁コイルの延在方向に対して垂直なコイル幅方向に間隔をあけて設けられた二つのコイル導体部を有し、
前記二つのコイル導体部のそれぞれは、前記移動方向に対して垂直な方向に直線状に延びる複数の線分部と、前記移動方向に対して傾斜して前記複数の線分部のそれぞれの端部同士を接続する傾斜部とによって形成されている、
請求項1に記載の位置検出装置。
the detection coil has two coil conductor portions spaced apart from each other in a coil width direction perpendicular to an extension direction of the excitation coil,
Each of the two coil conductors is formed of a plurality of line segments extending linearly in a direction perpendicular to the moving direction, and an inclined portion inclined with respect to the moving direction and connecting ends of the plurality of line segments.
The position detection device according to claim 1 .
前記移動方向における前記複数の線分部の間隔が、前記被検出部の前記所定長さに対応する間隔である、
請求項3に記載の位置検出装置。
an interval between the plurality of line segments in the moving direction corresponds to the predetermined length of the detection target portion;
The position detection device according to claim 3 .
複数の前記検出コイルが前記励磁コイルの延在方向にオフセットして配置された、
請求項2乃至4の何れか1項に記載の位置検出装置。
A plurality of the detection coils are arranged with an offset in the extension direction of the excitation coil.
5. A position detection device according to claim 2.
複数の前記検出コイルを組み合わせてなる第1及び第2の検出コイル組を有し、
前記第1及び第2の検出コイル組が前記励磁コイルの延在方向に対して垂直な方向に並び、
前記第1及び第2の検出コイル組のそれぞれは、複数の前記検出コイルが前記励磁コイルの延在方向にオフセットして配置されている、
請求項2乃至4の何れか1項に記載の位置検出装置。
a first detection coil set and a second detection coil set each including a plurality of the detection coils;
the first and second detection coil sets are arranged in a direction perpendicular to the extension direction of the excitation coil,
Each of the first and second detection coil sets has a plurality of detection coils arranged to be offset from one another in an extension direction of the excitation coil.
5. A position detection device according to claim 2.
前記第1の検出コイル組を構成する複数の前記検出コイルの前記励磁コイルの延在方向における長さと、前記第2の検出コイル組を構成する複数の前記検出コイルの前記励磁コイルの延在方向における長さとが異なる、
請求項6に記載の位置検出装置。
the lengths of the plurality of detection coils constituting the first detection coil group in the extension direction of the excitation coil are different from the lengths of the plurality of detection coils constituting the second detection coil group in the extension direction of the excitation coil;
The position detection device according to claim 6.
前記第1の検出コイル組に対応して複数の前記被検出部が設けられ、
前記第2の検出コイル組に対応して複数の前記被検出部が設けられている、
請求項7に記載の位置検出装置。
a plurality of the detection targets are provided corresponding to the first detection coil set;
A plurality of the detection target portions are provided corresponding to the second detection coil group.
The position detection device according to claim 7.
複数の前記検出コイルが1枚の基板に形成されており、
前記励磁コイルは、複数の前記検出コイルを囲むように前記基板に形成されている、
請求項8に記載の位置検出装置。
A plurality of the detection coils are formed on one substrate,
The excitation coil is formed on the substrate so as to surround the plurality of detection coils.
The position detection device according to claim 8.
前記移動部材に取り付けられた導電性部材を有し、
前記導電性部材に前記被検出部が形成されている、
請求項1に記載の位置検出装置。

A conductive member is attached to the moving member,
The conductive member is provided with the detection portion.
The position detection device according to claim 1 .

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