JP3412276B2 - Rotation angle detector - Google Patents
Rotation angle detectorInfo
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- JP3412276B2 JP3412276B2 JP20773894A JP20773894A JP3412276B2 JP 3412276 B2 JP3412276 B2 JP 3412276B2 JP 20773894 A JP20773894 A JP 20773894A JP 20773894 A JP20773894 A JP 20773894A JP 3412276 B2 JP3412276 B2 JP 3412276B2
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- sensing unit
- housing
- magnetic
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車用に用
いられるエンジンのスロットル開度を検出するセンサ機
構、ステアリングの回転角量を検出するステアリングセ
ンサ等として使用される、平行磁界回転型の回転角度検
出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a parallel magnetic field rotating type rotating mechanism used as a sensor mechanism for detecting a throttle opening of an engine used for an automobile, a steering sensor detecting a rotational angle of a steering wheel, and the like. The present invention relates to an angle detection device.
【0002】[0002]
【従来の技術】磁界を利用した回転角度検出機構を構成
する回転角センサは、従来から種々提案されている。図
7はこの様な磁界を利用した回転角センサの基本的な構
成を示すもので、まず(A)図に示された例では固定さ
れた基板面に磁気抵抗素子51をリング状に形成すると共
に、このリング状磁気抵抗素子51の中心軸部を回転軸と
して、被測定体(図示せず)と共に回転される永久磁石
52を設定している。そして、この永久磁石52で発生され
る磁界をリング状の磁気抵抗素子51に作用させてその抵
抗値を変化させ、磁気抵抗素子51の両端間の抵抗値の変
化を、測定回転角量に対応するものとして検出するもの
で、磁石対向面移動型の回転角センサが構成される。2. Description of the Related Art Various types of rotation angle sensors that constitute a rotation angle detection mechanism utilizing a magnetic field have been proposed in the past. FIG. 7 shows a basic structure of a rotation angle sensor utilizing such a magnetic field. First, in the example shown in FIG. 7A, a magnetoresistive element 51 is formed in a ring shape on a fixed substrate surface. Along with this, a permanent magnet that is rotated together with the object to be measured (not shown) with the central axis of the ring-shaped magnetoresistive element 51 as the axis of rotation.
52 is set. Then, the magnetic field generated by the permanent magnet 52 is applied to the ring-shaped magnetoresistive element 51 to change its resistance value, and the change in the resistance value between both ends of the magnetoresistive element 51 corresponds to the measured rotation angle amount. The rotation angle sensor of the magnet facing surface moving type is configured.
【0003】さらに回転角センサとしては磁界強さ変化
型が考えられるもので、この磁界強さ変化型としては
(B)図で示すような構成が存在する。すなわち、基板
53上に磁気抵抗素子のパターンで構成された感磁素子54
を固定設定し、基板53面に対向するようにして、被測定
体と共に回転されるヨーク55を設定するもので、このヨ
ーク55に対して永久磁石56を設定する。この場合、ヨー
ク55の基板53と対向する面が傾斜して成形され、その回
転角量に応じてヨーク55と感磁素子54との距離が変化さ
れ、感磁素子54において検出される磁界の強さに対応し
て回転角量が検出されるようにしている。Further, as the rotation angle sensor, a magnetic field strength changing type is considered, and as this magnetic field strength changing type, there is a configuration as shown in FIG. That is, the substrate
Magnetic sensitive element 54 composed of magnetoresistive element pattern on 53
Is fixedly set, and the yoke 55 that is rotated together with the measured object is set so as to face the surface of the substrate 53, and the permanent magnet 56 is set for this yoke 55. In this case, the surface of the yoke 55 facing the substrate 53 is formed to be inclined, the distance between the yoke 55 and the magnetic sensitive element 54 is changed according to the rotation angle amount, and the magnetic field detected by the magnetic sensitive element 54 is changed. The amount of rotation angle is detected according to the strength.
【0004】しかし、この様な磁石対向面移動型および
磁界の強さ変化型の回転角センサにあっては、感磁素子
とこれに対向設定される磁石との相対位置誤差が、検出
特性に対して直接的に大きく作用する。However, in such a magnet facing surface moving type and magnetic field strength changing type rotation angle sensor, the relative position error between the magnetic sensing element and the magnet set to face it is a detection characteristic. On the other hand, it acts directly and greatly.
【0005】この様な問題点に対処するために、(C)
図で示すような平行磁界回転型の回転角センサが考えら
れている。すなわちこの回転角センサは、被測定体と共
に回転する軸57と一体的に回転されるように、軸方向と
平行に延びる一対の脚片581および582 を有するヨーク5
8を設け、脚片581 と582 の対向面にそれぞれ永久磁石5
91 および592 を設定する。そして、この永久磁石591
と592 との相互間に形成される磁束に交差するようにし
て、感磁素子54を固定的に設定させる。In order to deal with such a problem, (C)
A parallel magnetic field rotation type rotation angle sensor as shown in the figure is considered. That is, this rotation angle sensor has a yoke 5 having a pair of leg pieces 581 and 582 extending parallel to the axial direction so as to be integrally rotated with a shaft 57 that rotates together with the object to be measured.
8 and the permanent magnets 5 on the facing surfaces of the leg pieces 581 and 582, respectively.
Set 91 and 592. And this permanent magnet 591
The magnetic sensitive element 54 is fixedly set so as to intersect with the magnetic flux formed between the magnetic fields 592 and 592.
【0006】すなわち、この回転角センサにあっては、
一対の永久磁石591 と592 との間には平行平等磁界が設
定されるもので、この平行平等磁界内に感度素子54が設
定されるようになるものであるため、磁石591 、592 と
感磁素子54との相対位置誤差の影響が小さくされるよう
になり、検出精度並びに耐久性の要求される回転角セン
サとして、効果的に採用される。That is, in this rotation angle sensor,
A parallel equal magnetic field is set between the pair of permanent magnets 591 and 592, and the sensitivity element 54 is set in the parallel equal magnetic field. The influence of the relative position error with the element 54 is reduced, and it is effectively adopted as a rotation angle sensor that requires detection accuracy and durability.
【0007】図8はこの様な平行磁界回転型の回転角セ
ンサを使用した回転角度検出装置の従来の例を示すもの
で、入力軸61は磁性体によって構成され、その一端部に
図示しない被測定体の回転が結合されるもので、他端面
には軸線に沿って開口が形成され、その開口部内面に軸
線を挟んで対向されるように永久磁石591 および592が
接着されている。すなわち、入力軸61の他端部において
ヨーク581 および582が形成される。FIG. 8 shows a conventional example of a rotation angle detecting device using such a parallel magnetic field rotation type rotation angle sensor, in which an input shaft 61 is made of a magnetic material, and one end of which is not shown. The rotation of the measuring body is coupled, an opening is formed along the axis on the other end surface, and permanent magnets 591 and 592 are bonded to the inner surface of the opening so as to face each other with the axis therebetween. That is, the yokes 581 and 582 are formed at the other end of the input shaft 61.
【0008】入力軸61は、合成樹脂によって構成された
ハウジング62に対して回転自在に支持されているもの
で、この入力軸61の永久磁石591 、592 が設定された端
面に対向する位置に、この入力軸61の軸線と直交する平
面を有するようにプリント板63が取り付けられている。
このプリント板63上には、詳細は図示していないが多数
の電子素子を用いた増幅回路等の電子回路部品が取り付
けられているもので、さらに角度検出用のホール素子64
が取り付けられている。The input shaft 61 is rotatably supported by a housing 62 made of synthetic resin. The input shaft 61 is located at a position facing the end face where the permanent magnets 591, 592 of the input shaft 61 are set. The printed board 63 is attached so as to have a plane orthogonal to the axis of the input shaft 61.
Although not shown in detail, electronic circuit parts such as an amplifier circuit using a large number of electronic elements are mounted on the printed board 63, and a hall element 64 for angle detection is further provided.
Is attached.
【0009】このホール素子64は、プリント板63の表面
に垂直に設定された支持部材の先端に取り付け支持され
ているもので、入力軸61に取り付けられた永久磁石591
および592 の間の中間位置、すなわち入力軸61の軸線に
一致する位置に配置されている。そして、ハウジング62
のプリント板63が設定される部分の開口は、カバー65お
よびパッキングによって封止される。The Hall element 64 is attached to and supported by the tip of a supporting member which is set perpendicularly to the surface of the printed board 63, and is a permanent magnet 591 attached to the input shaft 61.
And 592, that is, at a position corresponding to the axis of the input shaft 61. And housing 62
The opening of the portion where the printed board 63 is set is sealed by a cover 65 and packing.
【0010】しかし、この様に構成される回転角度検出
装置の構造では多くの部品点数が必要となり、製造コス
トがかさむ。部品点数の少なくするためには、例えば特
開平2−285212号公報に示されるように、ホール
素子64からなる感磁素子を含めて、増幅回路や調整回路
等を集積化することが考えられる。However, the structure of the rotation angle detecting device constructed as described above requires a large number of parts, which increases the manufacturing cost. In order to reduce the number of parts, it is conceivable to integrate an amplifying circuit, an adjusting circuit, and the like, including a magnetic sensing element including a Hall element 64, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-285212.
【0011】感磁素子と共に増幅回路や調整回路を集積
してICチップ化するに際して、まず感磁素子は絶縁フ
ィルム上に磁気感応材料によるパターンを形成すること
によって構成され、このフィルム状の感磁素子と同一フ
ィルム上に電子回路素子を組み合わせ構成するようにな
るものであるため、フィルム面の方向はプリント板と平
行の方向となる。一方、感磁素子の感磁方向はフィルム
面に垂直であるので、フィルムの片側からだけでは適切
な磁界(平行な磁界)を印加することができない。When an amplifying circuit and an adjusting circuit are integrated with a magnetic sensitive element to form an IC chip, the magnetic sensitive element is formed by forming a pattern of a magnetic sensitive material on an insulating film. Since the electronic circuit element is constructed by combining the element and the same film on the same film, the direction of the film surface is parallel to the printed board. On the other hand, since the magnetic sensitive direction of the magnetic sensitive element is perpendicular to the film surface, an appropriate magnetic field (parallel magnetic field) cannot be applied from only one side of the film.
【0012】すなわち、平行回転磁界をこの感磁素子に
対して印加するためには、プリント板を挟むような形で
磁気回路を構成しなければならず、入力軸61を回転させ
ようとするとプリント板と磁気回路とが干渉し、実際に
図8で示したような構造において、IC化した感度素子
を使用することができない。That is, in order to apply a parallel rotating magnetic field to this magnetic sensitive element, a magnetic circuit must be constructed so as to sandwich the printed board, and if the input shaft 61 is rotated, the print circuit is printed. Since the plate and the magnetic circuit interfere with each other, it is impossible to use the sensitivity element integrated into an IC in the structure shown in FIG.
【0013】この様な感磁素子の特性の調整方法とし
て、集積化した回路内部に複数の抵抗を設定すると共に
これらの抵抗と平行にフューズを配し、このフューズを
溶断するか否かの選択で、回路内に設定される抵抗値を
調整することが知られている。しかし、調整の精度を向
上させるためには調整用の端子数が多く必要となり、集
積化したICチップの体格も大きくなるものであり、こ
のICチップを含むセンサの外部まで調整端子を引き出
すようにすれば、センサ本体も大型化する。As a method of adjusting the characteristics of such a magnetic sensing element, a plurality of resistors are set inside the integrated circuit, fuses are arranged in parallel with these resistors, and whether or not the fuses are blown is selected. Therefore, it is known to adjust the resistance value set in the circuit. However, in order to improve the accuracy of adjustment, a large number of terminals for adjustment are required, and the size of the integrated IC chip is also large. Therefore, it is necessary to pull out the adjustment terminal to the outside of the sensor including this IC chip. If so, the sensor body also becomes larger.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、充分に簡単な構成部品によ
って構成できるようにすると共に、特に感磁素子と共に
増幅回路や調整回路等を含む電子回路要素を集積化して
構成して、平行磁界回転型の磁界印加方法が効果的に採
用できるようにした回転角度検出装置を提供しようとす
るものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and enables the structure to be constituted by sufficiently simple components, and in particular, an amplifier circuit, an adjustment circuit and the like together with a magnetic sensing element. It is an object of the present invention to provide a rotation angle detecting device in which electronic circuit elements including the above are integrated and configured so that a parallel magnetic field rotating type magnetic field applying method can be effectively adopted.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】この発明に係る回転角度
検出装置は、磁気感応材料をパターン化して構成した薄
膜状の感磁素子、さらにこの感磁素子に付属される増幅
回路を含む回路要素を集積化したICチップ部を内蔵し
たセンシング部を有するセンシングユニットを備えると
共に、このセンシングユニットをインサートしてハウジ
ングを構成し、さらに被測定回転体と共に回転される一
対の対向する永久磁石の設定されたヨーク片を備え、こ
の一対のヨーク片相互間に平行磁界が形成されるように
した筐体を構成して、この筐体と前記ハウジングが組み
合わされるようにする。ハウジングにあっては、センシ
ングユニットのセンシング部分が突設された半島状部に
配設され、前記筐体と前記ハウジングとが組み合わされ
た状態で、前記センシング部が設定された半島部分が、
前記一対のヨークの相互間に前記磁界が交差されるよう
にして位置設定されるようにする。A rotation angle detecting device according to the present invention is a circuit element including a thin film magnetic sensitive element formed by patterning a magnetic sensitive material, and an amplifier circuit attached to the magnetic sensitive element. A sensing unit having a sensing unit having a built-in integrated IC chip unit is provided, the sensing unit is inserted to form a housing, and a pair of opposing permanent magnets that are rotated together with the rotating body to be measured are set. And a housing in which a parallel magnetic field is formed between the pair of yoke pieces, and the housing and the housing are combined. In the housing, the sensing portion of the sensing unit is arranged in a protruding peninsula-shaped portion, and in a state where the housing and the housing are combined, the peninsular portion in which the sensing portion is set is
Positions are set such that the magnetic fields intersect each other between the pair of yokes.
【0016】[0016]
【作用】この様に構成される回転角度検出装置にあって
は、センサ本体部を構成する内部機能部品である、例え
ば感磁素子や増幅回路等を含む回路要素が集積化して構
成され、さらに必要に応じてコネクタ要素やリードフレ
ームと共に樹脂で一体化してセンシングユニットとさ
れ、このセンシングユニットがハウジングに埋設されて
センサ本体が構成される。この場合、センシングユニッ
トにおいて感磁素子を内蔵する部分は半島状に突出して
構成されて、このセンシングユニットを内蔵したハウジ
ングと永久磁石の設定されたヨークを含み構成された筐
体とを組み合わせることにより、一対のヨーク片の永久
磁石の相互間に感磁素子部が配置されるようになり、こ
の感磁素子部分が磁気回路によって取り囲まれるように
なる。ここで、調整手段等は集積回路内に例えばEPR
OMとレジスタを内蔵することにより構成することがで
き、調整のためにEPROMへの入力端子をセンサ本体
の外部まで引き出すようにすれば、取扱いが簡便とされ
ると共に高精度に構成可能な平行磁界回転型の回転角度
センサ機構とすることができる。In the rotation angle detecting device having such a structure, the internal functional parts constituting the sensor main body, for example, the circuit elements including the magnetic sensitive element and the amplifying circuit are integrated, and further, If necessary, it is integrated with a connector element and a lead frame with a resin to form a sensing unit, and the sensing unit is embedded in a housing to form a sensor body. In this case, the portion of the sensing unit that houses the magnetic sensing element is configured to project in a peninsular shape, and by combining the housing that houses the sensing unit and the housing that includes the yoke in which the permanent magnet is set, The magnetic sensitive element portion is arranged between the permanent magnets of the pair of yoke pieces, and the magnetic sensitive element portion is surrounded by the magnetic circuit. Here, the adjusting means is provided in the integrated circuit, for example, in the EPR.
It can be configured by incorporating an OM and a register, and if the input terminal to the EPROM is pulled out to the outside of the sensor main body for adjustment, the parallel magnetic field can be handled easily and can be configured with high accuracy. A rotation type rotation angle sensor mechanism can be used.
【0017】[0017]
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図1は回転角度検出装置の断面構成を示して
いるもので、例えばスロットルバルブ部材11を構成する
スロットル弁12の回転角量を検出するために構成され
る。このため、スロットル部材11と一体的に構成される
筐体13に、スロットル弁12と一体的に回転される入力軸
14が設定されるもので、この入力軸14は筐体13内に形成
される回転部材15に結合され、図示しないアクセルペダ
ルの踏み込み操作に対応して駆動されるスロットル弁12
と一体的に回転部材15が回転されるようにする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a rotation angle detection device, which is configured to detect the rotation angle amount of a throttle valve 12 that constitutes a throttle valve member 11, for example. Therefore, the housing 13 that is integrally formed with the throttle member 11 has the input shaft that is integrally rotated with the throttle valve 12.
14 is set, and the input shaft 14 is connected to a rotating member 15 formed in the housing 13 and is driven in response to a depressing operation of an accelerator pedal (not shown).
The rotating member 15 is rotated integrally with the rotating member 15.
【0018】この回転部材15には、磁性材料によって構
成したヨーク16が一体的に取り付けられているもので、
このヨーク16はその回転軸線を挟んで対向されるように
した一対のヨーク片161 および162 を備える。そして、
このヨーク片161 および162の対向する面には、それぞ
れ永久磁石171 および172 が接着等によって取り付けら
れ、その相互間に平行磁界が設定しされるようにする。
すなわち、スロットル弁12の回転と共に回転する平行回
転磁界が設定されるようにする。A yoke 16 made of a magnetic material is integrally attached to the rotating member 15.
The yoke 16 is provided with a pair of yoke pieces 161 and 162 which are opposed to each other with the axis of rotation interposed therebetween. And
Permanent magnets 171 and 172 are attached to the facing surfaces of the yoke pieces 161 and 162, respectively, by adhesion or the like so that a parallel magnetic field is set between them.
That is, the parallel rotating magnetic field that rotates with the rotation of the throttle valve 12 is set.
【0019】この様にヨーク16と一体の被測定回転部材
15を回転自在に保持する筐体13に対して、樹脂の成形体
によって構成されたハウジング21が組み合わせ構成され
るもので、このハウジング21部によってセンサ本体22が
構成される。このハウジング21の内部には、センシング
ユニット23が埋設設定される。このセンシングユニット
23は、例えば図2で示すように感磁素子と共にその増幅
回路や調整回路等を構成するEPROMおよびレジスタ
を集積化して1チップとしたICチップ24を備える。In this way, the rotary member to be measured integrated with the yoke 16
A housing 21 formed of a resin molded body is combined with a housing 13 that holds the rotatably 15, and a sensor body 22 is formed by the housing 21 portion. A sensing unit 23 is embedded and set inside the housing 21. This sensing unit
For example, as shown in FIG. 2, the reference numeral 23 includes an IC chip 24 in which a magnetic sensitive element and an EPROM and a register which constitute an amplifying circuit and an adjusting circuit thereof are integrated into one chip.
【0020】このICチップ24は、配線さらにセンサ本
体23のコネクタ端子を兼ねたリードフレーム25の上に装
着されるもので、このリードフレーム25のリード部とI
Cチップ24とは、適宜ボンティグによって接続される。
リードフレーム25には、後工程においてセンサ本体22と
しての出力端子251 や調整端子252 が形成されているも
ので、特に(A)図で破線で示すように樹脂成形により
実装することにより、(B)図で示されるようなセンシ
ングユニット23が完成される。The IC chip 24 is mounted on a lead frame 25 which also serves as a wiring and a connector terminal of the sensor body 23.
The C chip 24 is appropriately connected by a bontig.
In the lead frame 25, the output terminal 251 and the adjustment terminal 252 as the sensor body 22 are formed in the subsequent process. Particularly, by mounting it by resin molding as shown by the broken line in FIG. ) The sensing unit 23 as shown in the figure is completed.
【0021】ここで、リードフレーム25の主体部分が埋
設されたセンシングユニット23の本体部231 は平板状に
構成され、ICチップ24部に対応して開口が形成され
る。そして、この開口内に位置してICチップ24を電子
回路要素と共に樹脂モールドした、感磁部とされるIC
内蔵部241 が設定されるもので、このIC内蔵部241 は
本体部231 の平面に対して垂直の方向に向けて立てられ
ている。すなわち、ICチップ24とリードフレーム25と
を接続しているリード片部を直角に折曲することによ
り、特にIC内蔵部241 の内部に設定される感磁素子の
感磁面が、センシングユニット本体部231 に対して垂直
となるように設定されるようにする。Here, the main body portion 231 of the sensing unit 23 in which the main portion of the lead frame 25 is embedded is formed in a flat plate shape, and an opening is formed corresponding to the IC chip 24 portion. The IC chip 24, which is located in the opening and is resin-molded together with the electronic circuit elements, is a magnetically sensitive IC.
The built-in portion 241 is set, and the IC built-in portion 241 is erected in a direction perpendicular to the plane of the main body portion 231. That is, by bending the lead piece connecting the IC chip 24 and the lead frame 25 at a right angle, in particular, the magnetic sensitive surface of the magnetic sensitive element set inside the IC built-in portion 241 has a sensing unit body. It should be set to be perpendicular to the part 231.
【0022】この様に構成されるセンシングユニット23
を樹脂によってモールドするようにしてハウジング21が
構成されるもので、このハウジング21において本体部24
1 の面から垂直に立ち上がるIC内蔵部242 が、半島状
に突出されるようになる。そして、このハウジング21を
前記筐体13と組み合わせた状態で、IC内蔵部241 のモ
ールドされた突設される半島部211 が、前記ヨーク16の
一対のヨーク片161 と162 との相互間に配置されるよう
にする。すなわち、ヨーク片161 と162 にそれぞれ取り
付けられた永久磁石171 と172 との間の平行磁界に交差
して、ICチップ24の特に感磁素子の感磁面が設定され
るようにする。The sensing unit 23 configured as above
The housing 21 is formed by molding the resin into a main body 24.
The IC-embedded portion 242 rising vertically from the surface 1 is projected in a peninsular shape. In the state where the housing 21 is combined with the housing 13, the molded protruding peninsula portion 211 of the IC built-in portion 241 is arranged between the pair of yoke pieces 161 and 162 of the yoke 16. To be done. That is, the parallel magnetic fields between the permanent magnets 171 and 172 attached to the yoke pieces 161 and 162, respectively, are intersected with each other so that the magnetic sensitive surface of the magnetic sensitive element of the IC chip 24 is set.
【0023】図3の(A)はセンサ本体22部を取り出し
て示したもので、筐体13が結合される円筒状部221 を備
え、その中心部分に半島部211 が突設される。また
(B)図は筐体13の内部に配置されるヨーク16を取り出
して示したもので、磁性材料によって構成した板材を
「コ」の字型に折曲して一対のヨーク片161 および162
が形成されるようにしている。そして、このヨーク片16
1 と162 の対向面に永久磁石171 および172 を接着して
なるもので、このヨーク片161 と162 をつなぐ結合片16
3 部分が、入力軸14と結合される回転部材15と一体化さ
れる。FIG. 3A shows the sensor main body 22 taken out and shown. The sensor main body 22 is provided with a cylindrical portion 221 to which a peninsular portion 211 is provided at the center thereof. Further, FIG. 6B shows the yoke 16 arranged inside the housing 13 in an extracted manner. A pair of yoke pieces 161 and 162 are formed by bending a plate material made of a magnetic material into a U-shape.
Are formed. And this yoke piece 16
The permanent magnets 171 and 172 are bonded to the opposing surfaces of 1 and 162, and the coupling piece 16 that connects the yoke pieces 161 and 162 is used.
The three parts are integrated with a rotating member 15 that is connected to the input shaft 14.
【0024】この様に構成される回転角度検出装置にあ
っては、被検物であるスロットル弁12が、アクセルペダ
ル等の操作に対応して回転されると、これと一体的に回
転部材15が回転し、これに伴ってヨーク16が回転され
る。このヨーク16が回転されると、一体的にヨーク片16
1 および162 が永久磁石171 および172 と共に平行面内
で回転し、平行平等磁界が平面内で回転されるようにな
る。したがって、永久磁石171 と172 との間に配置され
たセンシングユニット23のIC内蔵部241 を内蔵した半
島部211 を横切る磁界が回転する。In the rotation angle detecting device having such a structure, when the throttle valve 12 as the object to be inspected is rotated in response to the operation of the accelerator pedal or the like, the rotating member 15 is integrally formed with the throttle valve 12. Rotates, and the yoke 16 rotates accordingly. When the yoke 16 is rotated, the yoke piece 16
1 and 162 rotate with the permanent magnets 171 and 172 in the parallel plane, so that the parallel equal magnetic field rotates in the plane. Therefore, the magnetic field that traverses the peninsula part 211 having the IC built-in part 241 of the sensing unit 23 arranged between the permanent magnets 171 and 172 rotates.
【0025】ここで、ヨーク16のヨーク片161 と162 と
の間に設定される平行磁界をHo とすると共に、このヨ
ーク16の回転角度をθとすると、半島部211 の内部に設
定されるICチップ24を構成する感磁素子に印加される
有効磁界Hは、
H=Ho sin θ
で変化する。Here, assuming that the parallel magnetic field set between the yoke pieces 161 and 162 of the yoke 16 is Ho and the rotation angle of the yoke 16 is θ, the IC set inside the peninsular part 211. The effective magnetic field H applied to the magnetic sensing element forming the chip 24 changes with H = Ho sin θ.
【0026】例えば、感磁素子がホール素子によって構
成される場合、そのホール効果によって感磁素子からの
出力電圧Vは
V=Vo sin θ
となる(ここで、Vo は“H=Ho ”のときの出力電
圧)。For example, when the magnetic sensing element is composed of a Hall element, the output voltage V from the magnetic sensing element is V = Vo sin θ due to the Hall effect (where Vo is “H = Ho”). Output voltage).
【0027】なお、この感磁素子の出力特性等の調整の
方法は、一体的にICチップとして組み込まれたEPR
OMとレジスタによる調整であり、調整用の端子252 か
ら一連の電気信号を入力することにより、センサ出力特
性である傾き(増幅度)およびオフセット(バイアス)
を調整するものである。The method of adjusting the output characteristics and the like of the magnetic sensing element is based on the EPR integrated as an IC chip.
This is an adjustment by OM and a register, and by inputting a series of electric signals from the adjustment terminal 252, the slope (amplification degree) and offset (bias) which are the sensor output characteristics
To adjust.
【0028】この様に構成される回転角度検出装置にあ
っては、センサ本体22の内部機能部品である感磁素子、
増幅回路および調整回路等を集積したICチップ24と、
このセンサ本体22の出力端子251 からなるコネクタ端子
と、このコネクタ端子とICチップ24とを配線する、プ
レス加工によって作成されるリードフレーム25とが、樹
脂成形によりセンシングユニット23として一体化されて
いる。したがって、これらの各部品相互の組み付け工数
が削減される。In the rotation angle detecting device constructed as above, the magnetic sensing element which is an internal functional component of the sensor main body 22,
An IC chip 24 in which an amplifier circuit, an adjustment circuit, etc. are integrated,
A connector terminal composed of the output terminal 251 of the sensor body 22 and a lead frame 25 for wiring the connector terminal and the IC chip 24, which is formed by press working, are integrated as a sensing unit 23 by resin molding. . Therefore, the number of assembling steps for each of these parts is reduced.
【0029】また、この様に一体化されたセンシングユ
ニット23は、樹脂にインサートすることによりハウジン
グ21が構成されるもので、実質的にセンシングユニット
23のビス等の固定用部品を用いた組み付け工数が削減さ
れ、同時にハウジング21に対して電子回路組み付け部の
開口を封止するカバーやパッキング等の構成部品の削減
も可能とされて、センシングユニット23の固定状況も非
常に安定化されて、耐久性に富むものとされる。Further, the sensing unit 23 thus integrated has a structure in which the housing 21 is formed by inserting the resin into the resin.
The number of assembling steps using 23 fixing parts such as screws is reduced, and at the same time, it is possible to reduce the number of components such as a cover and packing for sealing the opening of the electronic circuit assembly part with respect to the housing 21. The 23 fixed conditions are also very stable and highly durable.
【0030】さらに、センシングユニット23の感磁素子
を含むICチップ内蔵部241 が、ハウジング21において
半島部211 として突出して構成され、このハウジング21
を被検体に連結される筐体13と組み合わせた状態で、こ
の半島部211 がヨーク16の永久磁石271 と272 との間に
配置される。したがって、回転される永久磁石271 およ
び272 と感磁素子との相対位置の誤差の影響を受け難い
磁気回路が構成されるようになって、効果的に“平行磁
界回転型”を適用できる。Further, the IC chip built-in portion 241 including the magnetic sensing element of the sensing unit 23 is formed so as to project as the peninsula portion 211 in the housing 21.
This peninsula part 211 is arranged between the permanent magnets 271 and 272 of the yoke 16 in a state where the above is combined with the housing 13 connected to the subject. Therefore, a magnetic circuit that is less likely to be affected by an error in the relative position between the rotated permanent magnets 271 and 272 and the magnetic sensitive element is configured, and the “parallel magnetic field rotation type” can be effectively applied.
【0031】その他、調整手段としてICチップ24内に
EPROMやレジスタを内蔵することで、数本の調整用
の端子構造を用いた出力特性の調整が可能とされ、また
この調整のための端子は、リードフレーム25を介してセ
ンサ本体22の外部まで導出することによって、磁石のば
らつきを含めて組み付けられた状態での調整が可能とさ
れる。In addition, by incorporating an EPROM or a register in the IC chip 24 as the adjusting means, it is possible to adjust the output characteristics by using a terminal structure for adjusting several lines, and the terminals for this adjustment are By leading out to the outside of the sensor main body 22 via the lead frame 25, adjustment in the assembled state including the variation of the magnet is possible.
【0032】図4の(A)はセンシングユニット23の他
の例を示したもので、同図の(B)はこのセンシングユ
ニット23を樹脂内にインサートしてセンサ本体22を構成
した状態を示している。すなわち、ここで示されたセン
シングユニット23は、出力端子251 部をIC内蔵部241
の延びる方向と一致するように、このIC内蔵部241と
反対側に延長するように形成しているもので、ハウジン
グ21の筐体13との結合面と反対側に出力端子251 を含む
コネクタ構造体が形成される。FIG. 4A shows another example of the sensing unit 23, and FIG. 4B shows a state in which the sensor unit 22 is formed by inserting the sensing unit 23 into resin. ing. That is, in the sensing unit 23 shown here, the output terminal 251 is connected to the IC built-in portion 241.
Is formed so as to extend to the side opposite to the IC built-in portion 241 so as to coincide with the extending direction of the connector, and a connector structure including an output terminal 251 on the side opposite to the coupling surface of the housing 21 with the housing 13. The body is formed.
【0033】図5はセンシングユニット23のさらに他の
実施例を示したもので、この例においては感磁素子と増
幅回路等を内蔵した第1のIC内蔵部31と、調整回路等
を内蔵した第2のIC内蔵部32とが2つに分割して構成
されるもので、この両者が1つのリードフレームに対し
て取り付けられている。そして、感磁素子を含む第1の
IC内蔵部31が植立して形成されて、センサ本体として
樹脂モールドしてハウジングを構成したときに、筐体の
ヨークに設定された一対の永久磁石の相互間に配置され
る半島部を形成するようにされる。FIG. 5 shows still another embodiment of the sensing unit 23. In this example, a first IC built-in portion 31 having a magnetic sensitive element, an amplifier circuit and the like built therein, and an adjusting circuit and the like are built therein. The second IC built-in portion 32 is configured by being divided into two, and both are attached to one lead frame. Then, when the first IC built-in portion 31 including the magnetic sensitive element is formed by being erected and resin-molded as the sensor main body to form the housing, the pair of permanent magnets of the pair of permanent magnets set in the yoke of the housing is formed. It is adapted to form peninsulas arranged between each other.
【0034】図6の(A)および(B)にはセンシング
ユニット23のさらに異なる実施例を示したもので、
(A)図の例ではIC内蔵部241 の導出リードと、リー
ドフレーム25とを別個に作成して、その相互をスポット
溶接35するようにして一体化している。また(B)図の
例では、出力端子とされるコネクタ端子36とリードフレ
ーム25とを別々に作成して、その相互をスポット溶接37
するようにして一体化している。すなわち、この図6で
示した例にあっては、ICチップのリード端子、コネク
タ端子さらにリードフレームが別個に作成されるように
して、スポット溶接手段を用いて接続するようにしたも
ので、これにより一体化したセンシングユニット23が構
成される。FIGS. 6A and 6B show a different embodiment of the sensing unit 23.
In the example shown in FIG. 9A, the lead-out lead of the IC built-in portion 241 and the lead frame 25 are separately prepared, and they are integrated by spot welding 35. Further, in the example of (B), the connector terminal 36 which is an output terminal and the lead frame 25 are separately prepared, and the spot welding 37 is performed between them.
It is integrated in this way. That is, in the example shown in FIG. 6, the lead terminal of the IC chip, the connector terminal, and the lead frame are separately prepared and connected by using spot welding means. The integrated sensing unit 23 is configured by.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る回転角度検
出装置によれば、充分に簡単な構成部品によって構成す
ることができると共に、特に感磁素子と共に増幅回路や
調整回路等を含む電子回路要素を集積化して、平行磁界
回転型の磁界印加方法が効果的に採用できるものであ
り、製造コストが効果的に削減されると共に、検出精度
が容易に確保されて信頼性に富むものとすることができ
る。As described above, according to the rotation angle detecting device of the present invention, it is possible to construct the rotating angle detecting device with sufficiently simple components, and in particular, an electronic circuit including an amplifying circuit, an adjusting circuit, etc. together with the magnetic sensing element. The elements can be integrated and the parallel magnetic field rotation type magnetic field application method can be effectively adopted, and the manufacturing cost can be effectively reduced, and the detection accuracy can be easily ensured and highly reliable. it can.
【図1】この発明の一実施例に係る回転角度検出装置を
説明するための断面構成図。FIG. 1 is a sectional configuration diagram for explaining a rotation angle detection device according to an embodiment of the present invention.
【図2】(A)は上記実施例におけるセンシングユニッ
トの作成する過程を説明するための平面図、(B)は完
成されたセンシングユニットを示す図。FIG. 2A is a plan view for explaining a process of forming a sensing unit in the above embodiment, and FIG. 2B is a diagram showing a completed sensing unit.
【図3】(A)は同じくセンサ本体を取り出して示す
図、(B)はヨーク部を取り出して示す図。FIG. 3A is a diagram showing the sensor body taken out, and FIG. 3B is a diagram showing the yoke portion taken out.
【図4】(A)はセンシングユニットの第2の実施例を
示す図、(B)はこのセンシングユニットの内蔵された
センサ本体部を示す断面図。FIG. 4A is a diagram showing a second embodiment of the sensing unit, and FIG. 4B is a sectional view showing a sensor main body part in which the sensing unit is incorporated.
【図5】センシングユニットの第3の実施例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the sensing unit.
【図6】(A)および(B)はそれぞれセンシングユニ
ット部の第4および第5の例を説明する図。FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining fourth and fifth examples of the sensing unit section, respectively.
【図7】(A)〜(C)はそれぞれ磁界を利用した回転
角センサの基本的な構成例を説明する図。FIG. 7A to FIG. 7C are diagrams illustrating a basic configuration example of a rotation angle sensor using a magnetic field.
【図8】従来の回転角度検出装置を説明する断面構成
図。FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a conventional rotation angle detection device.
11…スロットルバルブ部材、12…スロットル弁、13…筐
体、14…入力軸、15…回転部材、16…ヨーク、161 、16
2 …ヨーク片、171 、172 …永久磁石、21…ハウジン
グ、211 …半島部、22…センサ本体、23…センシングユ
ニット、24…ICチップ、241 …IC内蔵部、25…リー
ドフレーム。11 ... Throttle valve member, 12 ... Throttle valve, 13 ... Housing, 14 ... Input shaft, 15 ... Rotating member, 16 ... Yoke, 161, 16
2 ... Yoke piece, 171, 172 ... Permanent magnet, 21 ... Housing, 211 ... Peninsula part, 22 ... Sensor body, 23 ... Sensing unit, 24 ... IC chip, 241 ... IC built-in part, 25 ... Lead frame.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−122205(JP,A) 特開 平2−285212(JP,A) 特開 昭56−107119(JP,A) 特開 平2−205346(JP,A) 実開 平5−14829(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 7/30 G01D 5/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-2-122205 (JP, A) JP-A-2-285212 (JP, A) JP-A-56-107119 (JP, A) JP-A-2- 205346 (JP, A) Actual Kaihei 5-14829 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 7/30 G01D 5/14
Claims (3)
薄膜状の感磁素子、さらにこの感磁素子に付属される増
幅回路を含む回路要素を集積化したICチップ部を樹脂
に埋設して構成したセンシング部を有するセンシングユ
ニットと、 このセンシングユニットをインサートして構成された樹
脂でなるハウジングと、 被測定回転体と共に回転される一対の対向するヨーク片
を備え、このヨーク片の対向面にそれぞれ磁石を取り付
けて前記一対のヨーク片相互間に平行磁界が形成される
ようにして構成されたヨークと、 このヨークが取り付けられると共に前記被測定回転体の
支持体を構成し、且つ前記ハウジングに一体的に組み合
わされる筐体とを具備し、 前記センシングユニットを構成する感磁素子を内蔵する
センシング部分は、前記センシングユニットの本体部か
ら半島状に突設して配設され、前記筐体と前記ハウジン
グとが組み合わされた状態で、前記センシング部を内蔵
した半島部分が、前記一対のヨーク片の相互間の前記平
行磁界内に位置設定されるようにしたことを特徴とする
回転角度検出装置。1. A thin film magnetic sensing element formed by patterning a magnetically sensitive material, and an IC chip portion in which circuit elements including an amplifier circuit attached to the magnetic sensing element are integrated and embedded in a resin. A sensing unit having a sensing unit, a housing made of resin configured by inserting the sensing unit, and a pair of opposing yoke pieces that are rotated together with the rotating body to be measured. A yoke configured to attach a magnet so that a parallel magnetic field is formed between the pair of yoke pieces, and a yoke that is attached to the yoke and constitutes a support for the rotating body to be measured, and is integrated with the housing. And a housing part that is combined with each other, and the sensing portion that incorporates the magnetic sensing element that constitutes the sensing unit is A peninsula portion projecting from the body of the unit in the form of a peninsula, wherein the housing and the housing are combined, the peninsula portion containing the sensing portion is located between the pair of yoke pieces. A rotation angle detecting device characterized in that the position is set in a parallel magnetic field.
設して前記センシング部として構成され、このセンシン
グ部はコネクタ端子を有するリードフレームに一体的に
結合されるもので、このリードフレームの面と交差する
方向に前記センシング部が折曲して連続されて、前記セ
ンシング部がリードフレームの面から立ち上がって突設
されるように前記センシングユニットが構成され、この
センシングユニットが前記ハウジング内に埋設されて、
センシング部で前記半島部が形成さるようにした請求項
1記載の回転角度検出装置。2. The magnetic sensing element and the circuit element are embedded in resin to form the sensing section, and the sensing section is integrally coupled to a lead frame having a connector terminal. The sensing unit is configured such that the sensing unit is bent and continuous in a direction intersecting with, and the sensing unit rises from the surface of the lead frame and projects. The sensing unit is embedded in the housing. Has been
The rotation angle detecting device according to claim 1, wherein the peninsula portion is formed by a sensing portion.
た樹脂成形体により前記センシング部を構成すると共
に、他の回路要素を樹脂で埋設して回路部材部を構成
し、この回路部材部に前記センシング部が端子部材を介
して連結されて前記センシングユニットが構成され、こ
のセンシングユニットが前記ハウジング内に埋設される
ようにした請求項1記載の回転角度検出装置。3. The sensing section is made of a resin molded body containing an IC chip including the magnetic sensing element, and other circuit elements are embedded in a resin to form a circuit member section. The rotation angle detecting device according to claim 1, wherein the sensing unit is connected through a terminal member to configure the sensing unit, and the sensing unit is embedded in the housing.
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