JP3422185B2 - 信号発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転駆動装置の回
転角度位置情報や、回転速度情報を含む信号を発生する
誘導子形の信号発生装置に関し、特に多気筒内燃機関の
回転角度位置の情報や回転速度情報を含む信号を得るの
に適した信号発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関等の回転駆動装置において、所
定の制御動作が行われる回転角度位置を、マイクロコン
ピュータを用いて制御する場合には、駆動装置の回転軸
の一定の回転角度位置を基準位置として定めておいて、
制御動作を行わせる動作位置を計測するための計測値
を、基準位置から動作位置まで回転軸が回転するのに要
する時間の形で各種の制御条件に対して演算し、回転軸
の回転角度位置が基準位置に一致したことが検出された
時点から演算された計測値の計測を開始して、その計測
が完了したときに所定の制御動作を行わせる方法が多く
採用されている。

【０００３】このような方法により、回転軸の１回転当
り制御動作を複数回行わせる場合には、各制御動作毎に
基準位置を設定して、各基準位置で各制御動作の動作位
置を計測するための計測値の計測を開始させる必要があ
り、回転軸の回転角度位置が基準位置に一致したことを
検出するために、各基準位置でパルス信号を発生する信
号発生装置を設けることが必要になる。この種の目的に
用いる信号発生装置では、各基準位置で発生するパルス
信号がいずれの制御動作に対応する信号であるかを判別
することが必要とされる。

【０００４】一例として、多気筒内燃機関の各種の制御
を行う場合について説明する。多気筒内燃機関におい
て、マイクロコンピュータを用いて各気筒毎に点火位置
や、燃料の噴射開始位置などの各種の制御動作を行わせ
る場合には、各気筒に対して予め設定された回転軸の基
準位置（クランク軸等の機関の回転軸の回転角で表
す。）を検出して、検出された基準位置で所定の動作を
行わせる位置の計測を開始している。

【０００５】基準位置は、例えば機関の各気筒の上死点
若しくは下死点、または上死点若しくは下死点から所定
の角度離れた特定の位置に設定される。そして一般に
は、機関の回転速度、スロットル開度、機関の温度等の
種々の制御条件に応じて、機関の各回転速度において所
定の動作を行わせるべき位置を、その時の回転速度で各
基準位置から各気筒に対して所定の動作を行わせるべき
位置まで機関が回転するのに要する時間の形で演算し、
各基準位置が検出される毎に演算された時間をタイマに
より計測して、該タイマが時間の計測を完了した時点で
各気筒に対して所定の動作を行わせる。

【０００６】例えば内燃機関の点火位置を制御する場合
には、各気筒の点火位置を、その時の回転速度で各気筒
の基準位置から点火位置まで機関が回転するのに要する
時間の形で演算して各気筒の基準位置が検出されたとき
に点火位置計測用タイマをスタートさせ、該タイマが演
算された時間の計測を完了したときに点火装置に点火信
号を与えて各気筒の点火動作を行わせる。

【０００７】また各気筒の所定のストローク（例えば吸
気ストローク）で所定の時間の間インジェクタのバルブ
を開いて内燃機関に燃料を供給する制御を行わせる場合
には、インジェクタによる燃料の噴射を開始する位置
を、その時の回転速度で各気筒の基準位置から噴射を開
始する位置まで機関が回転するのに要する時間の形で演
算して、各気筒の基準位置が検出されたときにタイマを
スタートさせ、該タイマが計測動作を完了したときにイ
ンジェクタに駆動電流を与えて燃料の噴射を開始させ
る。

【０００８】上記のように、多気筒内燃機関において、
機関の各気筒毎に各種の制御動作を行わせる場合には、
各気筒に対して設定された基準位置で所定の動作を行わ
せる位置の計測を開始させるために、機関に取り付けた
信号発生装置から各気筒の基準位置を示す一連の（気筒
数に等しい数の）基準パルスを発生させるようにしてい
る。この場合、信号発生装置から順次発生する基準パル
スがいずれの気筒の基準パルスであるか、即ち各基準パ
ルスの発生位置がいずれの気筒の基準位置であるのかを
判別する必要がある。

【０００９】本出願人は、このような目的に用いる信号
発生装置として、特願平２−２２３２８４号において、
回転子の外周に設ける複数のリラクタのうちの１つを、
周方向に沿って幅寸法が２段階に変化する２段リラクタ
とし、他のリラクタを周方向に沿って均一な幅寸法を有
する１段リラクタとしたものを提案した。

【００１０】図７（Ａ），（Ｂ）は、本出願人が先に提
案した信号発生装置の構成を概略的に示したもので、同
図において１´は２気筒内燃機関の回転軸２に取り付け
られた回転子、３は信号発電子である。

【００１１】回転子１´は、鉄などの強磁性材料からな
る円柱状の回転体１０１´の外周に、２つのリラクタ１
０２´及び１０３´を１８０度間隔で形成したものから
なっている。リラクタは、信号発電子の磁極に対向した
際に、該信号発電子内の磁路の磁気抵抗に変化を生じさ
せる機能を有する部分で、一般には、凸部または凹部に
より形成される。図示の例では、２つのリラクタ１０２
´及び１０３´が回転体１０１´の外周面から突出した
凸部からなっていて、２つのリラクタ１０２´及び１０
３´の突出高さが等しく設定されている。一方のリラク
タ１０２´は、周方向に沿って幅寸法が２段階に変化す
る２段リラクタで、この２段リラクタ１０２´は、図７
（Ｂ）に示すように、幅が狭い第１のリラクタ形成部１
０２ａ´と、第１のリラクタ形成部１０２ａ´の幅寸法
の２倍の幅寸法を有する第２のリラクタ形成部１０２ｂ
´とからなっている。第１のリラクタ形成部１０２ａ´
及び第２のリラクタ形成部１０２ｂ´は、第１のリラク
タ形成部１０２ａ´を第２のリラクタ形成部１０２ｂ´
の幅方向（回転子の軸線方向）の片側に寄せた状態で周
方向に並ぶように設けられている。

【００１２】リラクタ１０２´及び１０３´の周方向の
各端面は、回転子１´の中心軸線とリラクタ１０２´及
び１０３´のそれぞれの中心線とを結ぶ直線とを含む平
面と平行な面となっていて、各リラクタの周方向の端部
に形成されたエッジ部が同じ速度で信号発電子３の磁極
部３０１ａの位置を通過する際に信号発電子３内で生じ
る磁束の時間的な変化率が等しくなるようになってい
る。

【００１３】他のリラクタ１０３´は周方向に沿って均
一な幅寸法を有する１段リラクタで、このリラクタ１０
３´の幅寸法は、２段リラクタの第２のリラクタ形成部
１０２ｂ´の幅寸法に等しく設定されている。

【００１４】信号発電子３は、回転子１´の外周に対向
する磁極部３０１ａを先端に有する鉄心３０１と、鉄心
３０１に巻回された信号コイル３０２と、鉄心３０１に
磁気結合されて該鉄心に磁束を流す永久磁石３０３とを
備えたものである。図示の例では、磁石３０３の一方の
磁極が鉄心３０１の磁極部３０１ａと反対側の端部に当
接され、磁石３０３の他端は磁性材料からなるベース板
３０４に当接されている。信号コイル３０２を巻いた鉄
心３０１と磁石３０３とベース板３０４とは樹脂モール
ド等の適宜の手段により一体化され、ベース板３０４が
内燃機関のケース等に設けられた取り付け部に固定され
る。

【００１５】この信号発生装置では、２段リラクタ１０
２´の第２のリラクタ形成部１０２ｂ´を幅方向に２等
分する位置（図のＯ−Ｏ線に沿った位置）が回転子１´
の中心位置となっており、信号発電子３は、図７（Ｂ）
に示すように、その磁極部３０１ａの中心を回転子１´
の中心位置に一致させた状態で配置される。

【００１６】図７に示した信号発生装置においては、磁
石３０３−鉄心３０１−回転子１´−漏洩磁路−ベース
板３０４−磁石３０３の磁路が形成され、回転子１´の
リラクタによりこの磁路を流れる磁束に変化が生じさせ
られたときに、信号コイル３０２にパルス状の信号が誘
起する。

【００１７】図７（Ａ）において、回転子１´が図示の
矢印Ｃ方向に回転して、回転軸の回転角度位置θがθ1
に達し、２段リラクタ１０２´の第１のリラクタ形成部
１０２ａ´が信号発電子３の磁極部３０１ａに対向し始
めると、鉄心３０１内を流れる磁束が増加するため、図
９（Ａ）に示すように、信号コイル３０２にパルス信号
Ｐa1が発生する。本明細書では、このように信号コイル
３０１に鎖交する磁束が増加する際に発生するパルス信
号の極性を正極性とする。

【００１８】またパルス信号の発生位置は、厳密には該
パルス信号が回路により認識されるしきい値レベルに達
する位置であるが、図９の波形図では、パルス信号のピ
ーク位置をその発生位置としている。

【００１９】角度θ1 の位置でパルス信号Ｐa1が発生し
た後、回転子が更に回転して角度θ2 の位置で第２のリ
ラクタ形成部１０２ｂ´が信号発電子３の磁極部３０１
ａに対向し始めると、リラクタ１０２´と磁極部３０１
ａとの対向面積が２倍に増加するため、鉄心３０１内を
流れる磁束が更に増加し、この磁束の変化により、図７
（Ａ）に示すように正極性のパルス信号Ｐa2が発生す
る。

【００２０】回転子が更に回転して角度θ3 の位置で第
２のリラクタ形成部１０２ｂ´と信号発電子の磁極部３
０１ａとの対向が終了する際に、鉄心３０１を流れる磁
束が減少するため、信号コイル３０２に負極性のパルス
信号Ｑa が発生する。第２のリラクタ形成部１０２ｂが
磁極部３０１ａに対向しているときのリラクタ１０２´
と磁極部３０１ａとの対向面積は、第１のリラクタ形成
部１０２ａ´が磁極部３０１ａに対向しているときのリ
ラクタと磁極部との対向面積の２倍であるため、第２の
リラクタ形成部１０２ｂ´が信号発電子の磁極部との対
向を終了する際の磁束の変化量は、第１のリラクタ形成
部１０２ａ´が磁極部３０１ａに対向し始める際の磁束
の変化量及び第２のリラクタ形成部１０２ｂ´が磁極部
３０１ａに対向し始める際の磁束の変化量のほぼ２倍に
なり、第２のリラクタ形成部１０２ｂ´が磁極部３０１
ａとの対向を終了する際に信号コイル３０２に誘起する
パルス信号Ｑa の波高値は、パルス信号Ｐa1，Ｐa2の波
高値のほぼ２倍になる。

【００２１】回転子が更に回転し、角度θ4 の位置でリ
ラクタ１０３´が信号発電子の磁極部３０１ａに対向し
始めると、鉄心３０１に流れる磁束が増加するため、信
号コイル３０２に正極性のパルス信号Ｐb が発生する。
また角度θ5 の位置でリラクタ１０３と磁極部３０１ａ
との対向が終了する際に、信号コイル３０２に負極性の
パルス信号Ｑb が発生する。リラクタ１０３´と磁極部
３０１ａとの対向面積は、リラクタ１０２´の第２のリ
ラクタ形成部１０２ｂ´と磁極部３０１ａとの対向面積
に等しいため、パルス信号Ｐb 及びＱb の波高値は、パ
ルス信号Ｑa の波高値に等しくなる。

【００２２】信号発生装置を上記のように構成すると、
負極性のパルス信号Ｑa は、波高値が低い２つの正極性
のパルス信号Ｐa1及びＰa2が続いて発生した後に発生
し、他の負極性のパルス信号Ｑb は、１つの正極性のパ
ルス信号Ｐb が発生した後に発生する。そのため、負極
性のパルス信号Ｑa 及びＱb を基準パルス信号として用
いる（パルス信号Ｑa 及びＱb がそれぞれ機関の異なる
気筒に対して設定された基準位置で発生するように信号
発電子と回転子との間の位置関係を設定しておく）と、
負極性のパルス信号の前に発生する正極性のパルス信号
の数から、各基準パルス信号が内燃機関のいずれの気筒
に対応するものであるかを判別することができる。

【００２３】例えば、図９（Ａ）において、パルス信号
Ｑa を２気筒内燃機関の第１気筒に対して設定された基
準位置で発生させ、パルス信号Ｑb を第２気筒に対して
設定された基準位置で発生させるように、回転子１´と
信号発電子３との位置関係を設定した場合には、信号発
電子３から２つの正極性のパルス信号Ｐa1及びＰa2が出
力された後に負極性のパルス信号Ｑa が出力されたとき
に、その負極性のパルス信号を第１気筒に対応する基準
パルスとして認識することができ、１つの正極性のパル
ス信号が出力された後に負極性のパルス信号Ｑb が出力
されたときに、その負極性のパルス信号を第２気筒に対
応する基準パルスとして認識することができる。即ち、
図９（Ａ）に示した例では、正極性のパルス信号が続け
て２つ発生するか、１つだけ発生するかを判別すること
により、次に発生する負極性のパルス信号が機関のいず
れの気筒に対応する基準パルスであるかを判別すること
ができる。

【００２４】また特定のパルスの発生間隔、例えば、負
極性のパルス信号Ｑa が発生してから次の負極性のパル
ス信号Ｑb が発生するまでの時間、または各負極性のパ
ルス信号Ｑa が発生してから次の負極性のパルス信号Ｑ
a が発生するまでの時間などから、機関の回転速度の情
報を得ることができる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】図７（Ａ），（Ｂ）に
示した信号発生装置において、パルスの判別を確実に行
わせるためには、２段リラクタ１０２´が信号発電子の
磁極３０１ａに対向する際に発生する２つの同極性のパ
ルス信号Ｐa1及びＰa2を確実に検出し得るようにしてお
く必要があり、そのためには、該パルス信号Ｐa1及びＰ
a2がある程度以上の大きさの波高値を有している必要が
ある。そこで、図７に示した信号発生装置においては、
同図（Ｂ）に示したように、２段リラクタ１０２´の中
心位置を信号発電子の磁極部３０１ａの中心に一致させ
た状態で配置することにより、２段リラクタ１０２´の
第１のリラクタ形成部１０２ａ´が磁極部３０１ａに対
向する際の対向面積の変化と、第２のリラクタ形成部１
０２ｂ´が磁極部３０１ａに対向する際の対向面積の変
化とをほぼ等しくして、ほぼ同じレベルのパルス信号Ｐ
a1及びＰa2を発生させるようにしている。

【００２６】ところが、実際に信号発生装置を機関に取
り付ける際には、２段リラクタ１０２´の中心位置を信
号発電子の磁極部３０１ａの中心に常に正確に一致させ
ることは困難であり、回転子及び信号発電子の加工精度
のばらつきや、信号発電子の取付け部の加工精度のばら
つき等により、図８（Ａ）または（Ｂ）に示すように、
回転子１´と信号発電子３との間に軸線方向の位置ずれ
が生じることがある。図８（Ａ）に示したように、信号
発電子の磁極部３０１ａと回転子１´との間に、磁極部
３０１ａと２段リラクタの第１のリラクタ形成部１０２
ａ´との対向面積を小さくする方向の位置ずれが生じる
と、図９（Ｂ）に示したように、２段リラクタ１０２´
が磁極部３０１ａに対向する際に最初に発生するパルス
信号Ｐa1の波高値が次に発生するパルス信号Ｐa2の波高
値に比べて相当に低くなり、パルス信号Ｐa1の認識を正
確に行うことができなくなるおそれがある。また図８
（Ｂ）に示したように、信号発電子の磁極部３０１ａと
回転子１´との間に、磁極部３０１ａと２段リラクタの
第１のリラクタ形成部１０２ａ´との対向面積を増加さ
せる方向の位置ずれが生じると、図９（Ｃ）に示したよ
うに、２段リラクタ１０２´が磁極部３０１ａに対向す
る際に２番目に発生するパルス信号Ｐa2の波高値が最初
に発生するパルス信号Ｐa1の波高値に比べて相当に低く
なり、パルス信号Ｐa2の認識を正確に行うことができな
くなるおそれがある。

【００２７】本発明の目的は、回転子及び信号発電子の
加工精度のばらつきや、信号発電子の取付け部の加工精
度のばらつきによって、回転子と信号発電子との間に軸
線方向の位置ずれが生じた場合でも、２段リラクタによ
り続けて発生させられる２つの同極性のパルス信号の波
高値を十分に大きくして、パルス信号の認識を確実に行
わせることができるようにした信号発生装置を提供する
ことにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明は、周方向に沿っ
て幅寸法が２段階に変化する２段リラクタと周方向に沿
って均一な幅寸法を有する１段リラクタとが外周に形成
された回転子と、回転子の外周にギャップを介して対向
する磁極部を先端に有する鉄心と該鉄心に巻回された信
号コイルと該鉄心に磁気結合された永久磁石とを備えて
２段リラクタ及び１段リラクタにより生じさせられる磁
束の変化により信号コイルにパルス状の信号を誘起する
信号発電子とを備えた信号発生装置に係わるものであ
る。

【００２９】本発明においては、上記２段リラクタが、
回転子の周方向に並ぶ第１のリラクタ形成部と第２のリ
ラクタ形成部とにより構成される。第１のリラクタ形成
部は、信号発電子の磁極部の幅寸法よりも小さい第１の
幅寸法を有して回転子の周方向に延びるように形成さ
れ、第２のリラクタ形成部は、信号発電子の磁極部の幅
寸法よりも大きい第２の幅寸法を有して、回転子の周方
向に延びるように形成される。

【００３０】上記のように構成すると、回転子及び信号
発電子の加工精度のばらつきや、信号発電子の取り付け
部の加工精度のばらつき等によって、両者間に軸線方向
のずれが生じても、そのずれがリラクタと信号発電子の
磁極部との対向面積に大きな影響を与えないようにする
ことができるため、２段リラクタにより続けて発生させ
られる２つの同極性のパルス信号の波高値が極端に小さ
くなるのを防ぐことができ、信号発生装置の信頼性を高
めることができる。

【００３１】上記の構成において、２段リラクタの第１
のリラクタ形成部の幅寸法（第１の幅寸法）は、信号発
電子の磁極部の幅寸法の１／２以下に設定するのが好ま
しい。

【００３２】本発明においてはまた、上記第１のリラク
タ形成部を、信号発電子の磁極部の幅寸法よりも小さい
間隔を隔てて周方向に平行に延びる対の部分により構成
することもできる。この場合、第２のリラクタ形成部
は、信号発電子の磁極部の幅寸法よりも大きい幅寸法を
有して回転子の周方向に延びるように形成される。

【００３３】この場合、第１のリラクタ形成部を構成す
る対の部分の間隔は、信号発電子の磁極部の幅寸法の１
／２以下に設定するのが好ましい。

【００３４】上記リラクタは、回転子の外周面に形成さ
れた凸部により構成してもよく、回転子の外周面に形成
された凹部により構成してもよい。

【００３５】

【発明の実施の形態】図１（Ａ），（Ｂ）は、２気筒内
燃機関の各気筒に対して設定された基準位置を検出する
ために用いる信号発生装置に本発明を適用した例を示し
たものである。図１（Ａ），（Ｂ）において、１は２気
筒内燃機関の回転軸２に取り付けられた回転子、３は信
号発電子である。回転子１は、鉄などの強磁性材料から
なる円柱状の回転体１０１の外周に、２段リラクタ１０
２と１段リラクタ１０３とを１８０度間隔で形成したも
のからなっている。２段リラクタ１０２及び１段リラク
タ１０３は、回転体１０１の外周から突出した凸部から
なっていて、両リラクタの各部の突出高さΔｈはすべて
等しく設定されている。即ち、各リラクタは、周方向に
沿って均一な突出高さΔｈを有するように形成されてい
る。

【００３６】図１（Ｂ）に示すように、２段リラクタ１
０２は、幅が狭い第１のリラクタ形成部１０２Ａと、幅
が広い第２のリラクタ形成部１０２Ｂとが周方向に並ぶ
ように形成されている。第１のリラクタ形成部１０２Ａ
は、第２のリラクタ形成部１０２Ｂを幅方向に２等分す
る位置を周方向に延びる中心線Ｏ−Ｏに沿って延びるよ
うに（第２のリラクタ形成部１０２Ｂの幅方向の中央部
の延長上に）設けられていて、その一端１０２Aaが回転
子の周方向の一方の側に向けられている。また第２のリ
ラクタ形成部１０２Ｂは、その一端１０２Baを回転子の
周方向の一方の側に向けた状態で、かつ第１のリラクタ
形成部１０２Ａの他端１０２Abに連続させた状態で周方
向に延びるように設けられていて、第２のリラクタ形成
部１０２Ｂの他端１０２Bbが回転子の周方向の他方の側
に向けられている。

【００３７】本発明においては、第２のリラクタ形成部
１０２Ｂの幅寸法Ｗ2 を磁極部３０１ａの幅寸法Ｗo よ
りも大きく設定する。また第１のリラクタ形成部１０２
Ａの幅寸法Ｗ1 は、信号発電子３の磁極部３０１ａの幅
寸法Ｗo の１／２以下に設定するのが好ましい。即ち、
磁極部３０１ａの幅寸法Ｗo と第１のリラクタ形成部１
０２Ａの幅寸法Ｗ1 と第２のリラクタ形成部１０２Ｂの
幅寸法Ｗ2 との間に下記の関係が成立するように各部の
幅寸法を設定するのが好ましい。

【００３８】 Ｗ1 ≦Ｗo ／２ （１） Ｗ2 ＞Ｗo （２） 図示の例では、Ｗ1 ＝Ｗo ／２、及びＷ2 ＞２Ｗo の関
係が成立するように幅寸法Ｗo ，Ｗ1 及びＷ2 が設定さ
れている。

【００３９】なお本明細書において、信号発電子の各部
の「幅寸法」は、回転子の軸線方向に測った各部の寸法
を意味している。

【００４０】１段リラクタ１０３は、周方向に沿って均
一な幅寸法と突出高さとを有する凸部からなっていて、
このリラクタ１０３の幅寸法は２段リラクタ１０２の第
２のリラクタ形成部１０２Ｂの幅寸法Ｗ2 に等しく設定
され、該１段リラクタ１０３の一端１０３ａ及び他端１
０３ｂがそれぞれ回転子の周方向の一方の側及び他方の
側に向けられている。また１段リラクタ１０３の極弧角
αは、２段リラクタ１０２の極弧角αに等しく設定され
ている。

【００４１】第１のリラクタ形成部１０２Ａの一端１０
２Aa、第２のリラクタ形成部１０２Ｂの一端１０２Ba、
第２のリラクタ形成部１０２Ｂの他端１０２Bb、リラク
タ１０３の一端１０３ａ及びリラクタ１０３の他端１０
３ｂのそれぞれの端面は、回転子の中心軸線とリラクタ
１０２及び１０３の周方向の中心位置を結ぶ直線とを含
む平面Ａ−Ａと平行な平面となっていて、それぞれの端
部１０２Aa，１０２Ba，１０３ａ及び１０３ｂのエッジ
部が同じ速度で信号発電子３の磁極部３０１ａの位置を
通過する際に信号発電子３内で生じる磁束の時間的な変
化率が等しくなるようになっている。

【００４２】信号発電子３は、図７に示した従来の信号
発生装置で用いられていたものと同様に、回転子１の外
周に対向する磁極部３０１ａを先端に有する鉄心３０１
と、鉄心３０１に巻回された信号コイル３０２と、鉄心
３０１に磁気結合されて該鉄心に磁束を流す永久磁石３
０３とを備えたもので、ベース板３０４が内燃機関のケ
ース等に設けられた取り付け部に固定される。

【００４３】上記の信号発生装置において、回転子１が
図１（Ａ）において矢印Ｃ方向に回転して、２段リラク
タ１０２の第１のリラクタ形成部１０２Ａの一端１０２
Aaが角度θ1 の位置で信号発電子３の磁極部３０１ａに
対向すると、鉄心３０１を通して流れる磁束が増加する
ため、この磁束の変化により図４（Ａ）に示すように、
信号コイル３０２に正極性のパルス信号Ｐa1が誘起す
る。次いで、角度θ2 の位置で２段リラクタ１０２Ａの
第２のリラクタ形成部１０２Ｂの一端１０２Baが磁極部
３０１ａに対向すると、鉄心３０１に流れる磁束が更に
増加するため、信号コイル３０２に図４に示すように正
極性のパルス信号Ｐa2が誘起する。図示の例では、第１
のリラクタ形成部１０２Ａの幅寸法Ｗ1 が磁極部３０１
ａの幅寸法Ｗo の１／２に等しく設定され、第２のリラ
クタ形成部１０２Ｂの幅寸法Ｗ2 が磁極部３０１ａの幅
寸法Ｗo よりも大きく設定されているため、第２のリラ
クタ形成部１０２Ｂの先端部１０２Baが磁極部３０１ａ
に対向する際の磁束の増加量は、第１のリラクタ形成部
１０２Ａの先端部１０２Aaが磁極部３０１ａに対向する
際の磁束の変化量にほぼ等しくなる。したがって、第１
のリラクタ形成部１０２Ａが磁極部３０１ａに対向する
際の速度と第２のリラクタ形成部１０２Ｂが磁極部３０
１ａに対向する際の速度とが等しいとすると、パルス信
号Ｐa1及びＰa2の波高値は等しくなる。

【００４４】回転子が更に回転して、角度θ3 の位置で
第２のリラクタ形成部１０２Ｂの他端１０２Bbが磁極部
３０１ａの位置を通過してリラクタ１０２と磁極部３０
１ａとの対向を終了する際に鉄心３０１に流れる磁束が
減少するため、信号コイル３０２に負極性のパルス信号
Ｑa が誘起する。

【００４５】次いで角度θ4 の位置でリラクタ１０３の
一端１０３ａが信号発電子の磁極部３０１ａに対向する
と、鉄心３０１に流れる磁束が増加するため、信号コイ
ル３０２に正極性のパルス信号Ｐb が誘起し、角度θ5
の位置でリラクタ１０３の後端部１０３b が磁極部３０
１ａの位置を通過すると、鉄心３０１を流れる磁束が減
少するため、信号コイル３０２に負極性のパルス信号Ｑ
b が誘起する。

【００４６】上記のように構成すると、図２（Ａ）及び
（Ｂ）に示すように、磁極部３０１ａと回転子１との間
に軸線方向の位置ずれが生じても、信号発電子の磁極部
３０１ａが２段リラクタ１０２の第１のリラクタ形成部
１０２Ａの全体に対向する状態を維持している限り、第
１及び第２のリラクタ形成部１０２Ａ及び１０２Ｂがそ
れぞれ信号発電子の磁極部３０１ａに対向する際の磁束
の変化量は変わらないため、回転子及び信号発電子の加
工精度のばらつきや、信号発電子の取付け部の加工精度
のばらつきによって、回転子と信号発電子との間に位置
ずれが生じても、２段リラクタが信号発電子の磁極に対
向する際に発生する正極性のパルス信号Ｐa1及びＰa2の
波高値を一定にすることができる。

【００４７】この場合、回転子と信号発電子の磁極部と
の間に許容される軸線方向の位置ずれの最大値ΔＷmax
は、 ΔＷmax ＝Ｗo −Ｗ1 …（３） で与えられる。

【００４８】上記のような信号発生装置を用いる制御装
置においては、ノイズによる誤動作を防止するために、
信号発生装置が出力するパルス信号を受入れる回路の入
力部に、パルス信号により充電されるバイアス用のコン
デンサと該コンデンサの電荷を一定の時定数で放電させ
る抵抗とを備えたバイアス回路を設けて、該バイアス用
コンデンサの両端に得られるバイアス電圧を超える大き
さのパルス信号のみを正規のパルス信号として受入れる
ようにすることが多い。信号発生装置の出力が入力され
る回路にこのようなバイアス回路が設けられている場合
には、第１のリラクタ形成部の幅寸法Ｗ1 を信号発電子
の磁極部の幅寸法Ｗo の１／２よりも小さくして、２段
リラクタが信号発電子の磁極部に対向する際に後から発
生する正極性のパルス信号Ｐa2の波高値を、先に発生す
る正極性のパルス信号Ｐa1の波高値よりも高くしておく
のが好ましい。

【００４９】図５は、上記のようなバイアス回路を備え
た制御装置の構成の一例を概略的に示したもので、同図
において１０は制御装置に設けられて制御に必要な演算
を行うＣＰＵ、ＴＲ1 及びＴＲ2 はコレクタがＣＰＵの
入力ポートＡ1 及びＡ2 に接続され、エミッタが接地さ
れたＮＰＮトランジスタ、Ｒ1 〜Ｒ6 は抵抗、Ｃ1 及び
Ｃ2 はバイアス用コンデンサ、Ｄ1 〜Ｄ4 はダイオード
である。この装置では、コンデンサＣ1 と抵抗Ｒ1 とに
より第１のバイアス回路１１が構成され、コンデンサＣ
2 と抵抗Ｒ2 とにより第２のバイアス回路１２が構成さ
れている。

【００５０】図５の装置において、信号コイル３０２が
図示の実線矢印方向の正極性のパルス信号を発生する
と、信号コイル３０２−ダイオードＤ1 −バイアス回路
１１−抵抗Ｒ3 −トランジスタＴＲ1 のベースエミッタ
間回路−ダイオードＤ2 −信号コイル３０２の経路で電
流が流れる。これによりトランジスタＴＲ1 が導通して
そのコレクタの電位が低下し、ＣＰＵの入力ポートＡ1
の電位が低下する。ＣＰＵ１０は、その入力ポートＡ1
の電位が低下したときに正極性パルス信号が入力された
ことを認識する。トランジスタＴＲ1 はバイアス用コン
デンサＣ1 の充電が完了した時点で遮断状態になる。

【００５１】上記の経路で電流が流れると、バイアス用
コンデンサＣ1 が図示の極性に充電されるため、その両
端にバイアス電圧Ｖc1が発生し、パルス信号の入力回路
のしきい値が上昇する。以後は、このコンデンサＣ1 の
両端のバイアス電圧Ｖc1を超える波高値を有する正極性
のパルス信号が発生したときにのみトランジスタＴＲ1
が導通するため、バイアス電圧Ｖc1を超えるパルス信号
のみが正規のパルス信号として認識され、バイアス電圧
Ｖc1以下のパルス信号はノイズ信号として排除される。
コンデンサＣ1 の両端に得られるバイアス電圧Ｖc1は、
コンデンサＣ1の電荷が抵抗Ｒ1 を通して放電すること
により徐々に低下していく。

【００５２】信号コイル３０２が図示の破線矢印方向の
負極性のパルス信号を発生したときには、信号コイル３
０２−ダイオードＤ3 −バイアス回路１２−抵抗Ｒ4 −
トランジスタＴＲ2 のベースエミッタ間回路−ダイオー
ドＤ4 −信号コイル３０２の経路で電流が流れてトラン
ジスタＴＲ2 が導通し、ＣＰＵの入力ポートＡ2 の電位
を低下させる。ＣＰＵはこの入力ポートＡ2 の電位の低
下を検出することにより負極性のパルス信号が入力され
たことを認識する。トランジスタＴＲ2 は、バイアス回
路１２のコンデンサＣ2 の充電が完了したときに遮断状
態になる。上記の電流が流れることにより、コンデンサ
Ｃ2 が充電されるため、該コンデンサＣ2 の両端にバイ
アス電圧Ｖc2が発生する。以後は、このバイアス電圧Ｖ
c2を超える波高値を有する負極性のパルス信号が発生し
たときにのみ、トランジスタＴＲ2 が導通するため、バ
イアス電圧Ｖc2を超える波高値を有する負極性のパルス
信号のみがＣＰＵにより認識され、バイアス電圧Ｖc2以
下の波高値を有するパルス信号はノイズ信号として排除
される。

【００５３】図５に示すような制御装置に本発明に係わ
る信号発生装置を用いる場合に、２段リラクタ１０２の
第１のリラクタ形成部１０２Ａの幅寸法Ｗ1 を信号発電
子の磁極部３０１ａの幅寸法Ｗo の１／２に設定する
と、２段リラクタ１０２が磁極部３０１ａに対向する際
に発生するパルス信号の波形は、図６（Ａ）のようにな
り、続いて発生する２つの正極性のパルス信号Ｐa1及び
Ｐa2の波高値はほぼ等しくなる。図６（Ａ）において、
Ｖc1は第１のバイアス回路１１のコンデンサＣ1の両端
に得られるバイアス電圧を示し、Ｖc2は第２のバイアス
回路１２のコンデンサＣ2 の両端に得られるバイアス電
圧を示している。図６（Ａ）に示したように、正極性の
パルス信号Ｐa1及びＰa2の波高値が等しい場合には、先
に発生するパルス信号Ｐa1が発生したときにバイアス電
圧Ｖc1が上昇するため、続いて発生するパルス信号Ｐa2
の波高値がバイアス電圧Ｖc1のレベルと大差ない状態に
なり、該パルス信号Ｐa2によりトランジスタＴＲ1 を導
通させることができなくなる（パルス信号Ｐa2が認識さ
れなくなる）おそれがある。

【００５４】これに対し、信号発生装置の２段リラクタ
１０２の第１のリラクタ形成部１０２Ａの幅寸法Ｗ1 を
磁極部３０１ａの幅寸法Ｗo の１／２よりも小さく設定
した場合には、２段リラクタの第１のリラクタ形成部１
０２Ａが信号発電子の磁極部３０１ａに対向する際に鉄
心３０１内で生じる磁束の変化量よりも、第２のリラク
タ形成部１０２Ｂが磁極部３０１ａに対向する際の磁束
の変化量の方が多くなるため、図６（Ｂ）に示したよう
に、２段リラクタ１０２が信号発電子３の磁極部３０１
ａに対向する際に先に発生する正極性のパルス信号Ｐa1
の波高値よりも、後から発生する正極性のパルス信号Ｐ
a2の波高値の方が高くなる。そのため、先に発生する正
極性のパルス信号Ｐa1により、バイアス電圧Ｖc1が上昇
しても、後から発生する正極性のパルス信号Ｐa2の波高
値を該バイアス電圧Ｖc1よりも十分に高くすることがで
き、該パルス信号Ｐa2の認識を確実に行わせることがで
きる。

【００５５】上記の例では、第１のリラクタ形成部１０
２Ａが、第２のリラクタ形成部１０２Ｂを幅方向に２等
分する位置を周方向に延びる中心線Ｏ−Ｏに沿って延び
るように（第２のリラクタ形成部の中心位置の延長上
に）設けられているが、本発明においては、第１のリラ
クタ形成部１０２Ａの全体が信号発電子の磁極部３０１
ａに対向する状態が維持される範囲で、信号発電子の磁
極部３０１ａと回転子１との間に生じる相対的な位置ず
れが最大になった場合でも、信号発電子の磁極部３０１
ａの全体が第２のリラクタ形成部１０２Ｂに対向するこ
とができるように（磁極部３０１ａの一部が第２のリラ
クタ形成部１０２Ｂと対向しない状態が生じることがな
いように）、第１のリラクタ形成部及び第２のリラクタ
形成部が設けられていればよく、第１のリラクタ形成部
は必ずしも第２のリラクタ形成部の中心位置の延長上に
設けられている必要はない。即ち、第１のリラクタ形成
部１０２Ａの全体が信号発電子の磁極部３０１ａに対向
する状態、及び信号発電子の磁極部３０１ａの全体が第
２のリラクタ形成部１０２Ｂに対向する状態が維持され
る範囲で、第１のリラクタ形成部１０２Ａが第２のリラ
クタ形成部に対して偏心した位置に設けられていても差
し支えない。

【００５６】本発明に係わる信号発生装置は図３
（Ａ），（Ｂ）に示すように構成することもできる。こ
の例においても、２段リラクタ１０２が、回転子１の周
方向に並ぶ第１のリラクタ形成部１０２Ａと第２のリラ
クタ形成部１０２Ｂとからなり、第１のリラクタ形成部
１０２Ａは、相互間に信号発電子３の磁極部３０１の幅
寸法よりも小さい間隔Ｗ1 を隔てた状態で周方向に平行
に延びる対の部分１０２A1及び１０２A2からなってい
る。対の部分１０２A1と１０２A2との間には、幅寸法Ｗ
1 を有する溝部１０２A3が形成されている。図示の例で
は、対の部分１０２A1及び１０２A2相互間の間隔Ｗ1 が
磁極部３０１ａの幅寸法Ｗo の１／２に等しく設定され
ている。

【００５７】第２のリラクタ形成部１０２Ｂは信号発電
子３の磁極部３０１ａの幅寸法Ｗoよりも大きい幅寸法
Ｗ2 を持って周方向に延びるように形成され、第１のリ
ラクタ形成部１０２Ａを構成する対の部分１０２A1及び
１０２A2は、第２のリラクタ形成部１０２Ｂを幅方向に
２等分する位置を周方向に延びる中心線Ｏ−Ｏの両側に
対称に配置されている。この例においても、幅寸法Ｗo
，Ｗ1 及びＷ2 の間に前記（１）式及び（２）式の関
係が成立するようになっている。

【００５８】図３に示した信号発生装置においても、回
転子１を図示の矢印Ｃ方向に回転させることにより、２
段リラクタ１０２の第１のリラクタ形成部１０２Ａの一
端１０２Ａa が信号発電子の磁極部３０１ａに対向する
際及び第２のリラクタ形成部１０２Ｂの一端１０２Ｂa
が磁極部３０１ａに対向する際にそれぞれ同じ量の磁束
変化を生じさせることができるため、図４（Ａ）に示す
ように、波高値が等しい正極性のパルス信号Ｐa1及びＰ
a2を得ることができる。

【００５９】また回転子１と信号発電子３との間に軸線
方向の位置ずれが生じても、磁極部３０１ａが、対の部
分１０２A1及び１０２A2の間に形成された溝部１０２A3
の全体に対向する状態が維持されている限り、第１及び
第２のリラクタ形成部１０２Ａ及び１０２Ｂがそれぞれ
信号発電子の磁極部３０１ａに対向する際の磁束の変化
量は変わらないため、２段リラクタ１０２が磁極部３０
１ａに対向する際に発生する２つの正極性のパルス信号
Ｐa1及びＰa2の波高値をほぼ等しくすることができる。

【００６０】図３に示した例では、第１のリラクタ形成
部を構成する対の部分１０２A1及び１０２A2の間に形成
された溝部１０２A3の中心線を、第２のリラクタ形成部
１０２Ｂの中心線Ｏ−Ｏに一致させているが、図１に示
した例で説明した理由と同様の理由で、該溝部１０２A3
の中心は、第２のリラクタ形成部１０２Ｂの中心からず
れていても差し支えない。

【００６１】上記の説明では、回転子１の回転方向を、
図１に示した矢印Ｃの方向として、回転子１が回転した
際に、２段リラクタ１０２の第１のリラクタ形成部１０
２Ａを第２のリラクタ形成部１０２Ｂよりも先に信号発
電子の磁極部３０１ａに対向させるようにしたが、本発
明に係わる信号発生装置において、回転子１の回転方向
は任意であり、図１において、回転子１の回転方向を矢
印Ｃと反対の方向として、回転子１が回転した際に、２
段リラクタ１０２の第２のリラクタ形成部１０２Ｂを第
１のリラクタ形成部１０２Ａよりも先に信号発電子の磁
極部３０１ａに対向させるようにしてもよい。

【００６２】図１において、回転子１の回転方向を矢印
Ｃと反対の方向とした場合には、図４（Ｂ）に示したよ
うに、角度θ5 の位置で１段リラクタ１０３の他端１０
３ｂが信号発電子の磁極部３０１ａに対向したときに信
号コイル３０２に正極性のパルス信号Ｐb が発生し、角
度θ4 の位置で１段リラクタ１０３と信号発電子の磁極
部３０１ａとの対向が終了する際に信号コイル３０２に
負極性のパルス信号Ｑb が発生する。

【００６３】次いで角度θ3 の位置で、２段リラクタ１
０２の第２のリラクタ形成部１０２Ｂの他端１０２Ｂb
が信号発電子の磁極部３０１ａに対向する際に、正極性
のパルス信号Ｐa が発生する。角度θ2 の位置で第１の
リラクタ形成部１０２Ａの他端１０２Ａb が磁極部３０
１ａに対向すると、２段リラクタ１０２Ａと磁極部３０
１ａとの対向面積が減少するため、負極性のパルス信号
Ｑa1が発生し、更に、角度θ1 の位置で２段リラクタの
第１のリラクタ形成部１０２Ａが磁極部３０１ａとの対
向を終了する際に負極性のパルス信号Ｑa2が発生する。
２段リラクタの第１のリラクタ形成部１０２Ａの他端が
磁極部３０１ａに対向する際に信号発電子の鉄心内で生
じる磁束の減少量と該第１のリラクタ形成部１０２Ａが
磁極部３０１ａとの対向を終了する際に信号発電子の鉄
心内で生じる生じる磁束の減少量とは等しいため、負極
性のパルス信号Ｑa1及びＱa2の波高値は等しくなる。

【００６４】図３に示した回転子１を、図３（Ａ）の矢
印Ｃと反対の方向に回転させた場合にも、図４（Ｂ）に
示した波形と同じ波形のパルス信号Ｐb ，Ｑb ，Ｐa ，
Ｑa1及びＱa2を得ることができ、続いて発生する負極性
のパルス信号Ｑa1及びＱa2の波高値を十分に大きくする
ことができる。

【００６５】図４（Ｂ）に示したように、２段リラクタ
が信号発電子の磁極に対向する際に負極性のパルス信号
Ｑa1及びＱa1を続けて発生させるようにした場合にも、
図４（Ａ）に示すように、正極性のパルス信号を続けて
発生させる場合と同様に、基準パルスがいずれの気筒に
対応するものであるかを判別することができる。例え
ば、図４（Ｂ）において、パルス信号Ｐa を２気筒内燃
機関の第１気筒に対して設定された基準位置で発生さ
せ、パルス信号Ｐb を第２気筒に対して設定された基準
位置で発生させるように、回転子１と信号発電子３との
位置関係を設定した場合には、信号発電子３から２つの
負極性のパルス信号Ｑa1及びＱa2が出力された後に正極
性のパルス信号Ｐb が出力されたときに、その正極性の
パルス信号Ｐb を第２気筒に対応する基準パルスとして
認識することができ、１つの負極性のパルス信号Ｑb が
出力された後に正極性のパルス信号Ｐa が出力されたと
きに、その正極性のパルス信号Ｐa を第２気筒に対応す
る基準パルスとして認識することができる。即ち、負極
性のパルス信号が続けて２つ発生するか、１つだけ発生
するかを判別することにより、次に発生する正極性のパ
ルス信号が機関のいずれの気筒に対応する基準パルスで
あるかを判別することができる。

【００６６】図３に示した例においも、第１のリラクタ
形成部１０２Ａを構成する対の部分１０２A1及び１０２
A2相互間の間隔Ｗ1 を信号発電子の磁極部３０１ａの幅
寸法Ｗo の１／２よりも小さく設定することにより、図
５に示した例のように、パルス信号の入力回路にバイア
ス回路が設けられている場合に、２段リラクタ１０２に
より続けて発生させられる同極性のパルス信号の認識を
確実に行わせることができる。

【００６７】上記の例では、リラクタ１０２及び１０３
が回転体１０１の外周に形成された凸部からなっている
が、リラクタは信号発電子の磁極に対向する際、及び該
対向を終了する際に信号発電子内を流れる磁束に変化を
生じさせるものであればよいので、リラクタ１０２及び
１０３を回転体１０１の外周に形成された凹部により形
成することもできる。

【００６８】上記の例では、信号発生装置の回転子を構
成するために、専用の回転体１０１を用いたが、信号発
生装置を取付ける回転駆動装置にその回転軸とともに回
転する円筒状または円柱状の回転部材が設けられてい
て、その回転部材が強磁性材料からなっている場合に
は、その回転部材の外周にリラクタを形成することによ
り回転子を構成することができる。例えば内燃機関に取
付ける信号発生装置を構成する場合には、内燃機関に取
付けられるフライホイールの外周にリラクタを形成する
ことにより、回転子を構成することができる。

【００６９】上記の例では、２気筒内燃機関の各気筒に
対して設定された基準位置を検出するために、回転子に
２つのリラクタ１０２及び１０３を設けているが、本発
明は、２以上のリラクタが設けられて、そのうちの少な
くとも１つが２段リラクタである場合に広く適用するこ
とができる。

【００７０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、回転子
及び信号発電子の加工精度のばらつきや、信号発電子の
取り付け部の加工精度のばらつき等によって、両者間に
軸線方向のずれが生じても、そのずれがリラクタと信号
発電子の磁極部との対向面積に影響を与えないようにす
ることができるため、２段リラクタが信号発電子の磁極
部に対向する際に発生する２つの同極性のパルス信号の
波高値がばらついて極端に低くなるのを防ぐことがで
き、信号発生装置の信頼性を高めることができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明に係わる信
号発生装置の一構成例を示した正面図及び側面図であ
る。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、図１の信号発生
装置において回転子と信号発電子との間に異なる方向の
位置ずれが生じた状態を示した側面図である。

【図３】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明に係わる信
号発生装置の他の構成例を示した正面図及び側面図であ
る。

【図４】（Ａ）は図１及び図３に示した信号発生装置に
おいて回転子を一方向に回転させた場合に得られる信号
の波形を示した波形図、（Ｂ）は図１及び図３に示した
信号発生装置において回転子を他方向に回転させた場合
に得られる信号の波形を示した波形図である。

【図５】本発明に係わる信号発生装置の応用例を示した
回路図である。

【図６】（Ａ）は図５に示した応用例において信号発生
装置から続けて発生させる同極性の２つのパルス信号の
レベルを同一とした場合の信号波形を示した波形図、
（Ｂ）は図５に示した応用例において同極性の２つのパ
ルス信号のうちの後から発生するパルス信号のレベルを
先に発生するパルス信号のレベルよりも高く設定した場
合の信号波形を示した波形図である。

【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ従来の信号発生装
置の構成を示した正面図及び側面図である。

【図８】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、図７の信号発生
装置において回転子と信号発電子との間に異なる方向の
位置ずれが生じた状態を示した側面図である。

【図９】図７の信号発生装置により得られる信号の波形
を示した波形図である。

【符号の説明】

１ 回転子 １０２ ２段リラクタ １０２Ａ 第１のリラクタ形成部 １０２A1，１０２A2 第１のリラクタ形成部を構成する
対の部分 １０２Ｂ 第２のリラクタ形成部 １０３ １段リラクタ ２ 回転軸 ３ 信号発電子 ３０１ 鉄心 ３０１ａ 磁極部 ３０２ 信号コイル ３０３ 永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 21/38

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周方向に沿って幅寸法が２段階に変化す
   る２段リラクタと周方向に沿って均一な幅寸法を有する
   １段リラクタとが外周に形成された回転子と、前記回転
   子の外周にギャップを介して対向させられた磁極部を先
   端に有する鉄心と該鉄心に巻回された信号コイルと該鉄
   心に磁気結合された永久磁石とを備えて前記２段リラク
   タ及び１段リラクタにより生じさせられる磁束の変化に
   より前記信号コイルにパルス状の信号を誘起する信号発
   電子とを備えた信号発生装置において、 前記２段リラクタは、前記回転子の周方向に並ぶ第１の
   リラクタ形成部と第２のリラクタ形成部とからなり、 前記第１のリラクタ形成部は前記信号発電子の磁極部の
   幅寸法よりも小さい間隔を隔てて前記回転子の周方向に
   平行に延びる対の部分からなり、 前記第２のリラクタ形成部は前記信号発電子の磁極部の
   幅寸法よりも大きい幅寸法を有して前記回転子の周方向
   に延びるように形成されていることを特徴とする信号発
   生装置。
2. 【請求項２】 前記第１のリラクタ形成部を構成する対
   の部分の間の間隔は、前記信号発電子の磁極部の幅寸法
   の１／２以下に設定されていることを特徴とする請求項
   １に記載の信号発生装置。