JP4642987B2 - The relative rotational position detection device - Google Patents

The relative rotational position detection device

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JP4642987B2
JP4642987B2 JP2000296553A JP2000296553A JP4642987B2 JP 4642987 B2 JP4642987 B2 JP 4642987B2 JP 2000296553 A JP2000296553 A JP 2000296553A JP 2000296553 A JP2000296553 A JP 2000296553A JP 4642987 B2 JP4642987 B2 JP 4642987B2
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和也 坂元
宏 坂本
忠敏 後藤
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株式会社アミテック
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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
この発明は、交流励磁されるコイルと、このコイルに対して磁気的に結合し、相対的に回転変位する1対の磁性体又は導電体とを含んで構成される相対的回転位置検出装置に関し、相対的に回転可能な2軸のねじれ量や回転ずれなどの相対的回転位置の検出に適したものであり、特に、入力軸あるいは出力軸のがたつきがあっても精度のよい検出を行なうことが可能にすること、あるいは、装置構成をコンパクトにすること、あるいは、1相の交流で励磁される1次コイルのみを使用して複数相の振幅関数特性を示す出力交流信号を検出対象たる相対的回転位置に応じて生成すること、に関する。 This invention includes a coil which is AC excitation, magnetically coupled to against the coil, relates the relative rotational position detection device configured to include a magnetic material or a conductive body of a pair of relatively rotating displacement are those suitable for detection of the relative rotational positions of such torsion amount and rotational shift biaxial relatively rotatable, in particular, a good detection accuracy even if backlash of the input shaft or the output shaft it is possible to be performed, or it is a compact device configuration, or detected an AC output signal indicating an amplitude function characteristics of a plurality of phases using only a primary coil which is excited by an alternating current of one phase It is generated in response to the upcoming relative rotational position, to.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
相対的に回転可能な2軸のねじれ量を検出するやりかたとして、トーションバーを介して結合された入力軸及び出力軸にポテンショメータあるいはレゾルバ装置のような検出装置を設けることが従来からよく知られている。 As way of detecting the amount of torsion biaxial relatively rotatable on the input shaft and the output shaft are coupled via a torsion bar providing a detection device, such as a potentiometer or resolver devices well known in the art there. ポテンショメータを用いるものにあっては、入力軸に摺動子を設け、出力軸に抵抗を設けることで、摺動子の抵抗に対する接触位置が入力軸と出力軸の相対的回転位置に応じて変化し、これに対応するアナログ電圧を得るようになっている。 In the one using a potentiometer, a slider provided on the input shaft, by providing the resistance to the output shaft, the contact position to the resistance of the slider in response to the relative rotational position of the output shaft and the input shaft change and it is adapted to obtain an analog voltage corresponding thereto. レゾルバ装置を用いるものにあっては、入力軸と出力軸の両軸にレゾルバ装置を設け、これら両レゾルバ装置からの角度信号に基づいて相対回転量(ねじれ量)を検出する。 In the one using a resolver apparatus, a resolver apparatus provided on both axes of the input shaft and the output shaft, for detecting the relative rotation (torsion amount) based on the angle signal from these two resolvers device. 一方、相対的に回転可能な2軸の回転ずれを検出するものとして、誘導コイルを用いたパワーステアリング用非接触トルクセンサーも開発されている。 On the other hand, as for detecting the rotational displacement of the two axes relatively rotatable, it has also been developed a non-contact torque sensor for power steering using an induction coil. この場合、誘導コイルに誘導された電圧を取り出すために、該コイルに直列に抵抗素子を接続し、該抵抗素子と誘導コイルのインピーダンスとの分圧比によって誘導電圧を取り出すようにしている。 In this case, in order to take out the voltage induced in the induction coil, and a resistor element in series with the coil, and to extract the induced voltage by the voltage dividing ratio between the impedance of the induction coil and said resistive element.
【0003】 [0003]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
ポテンショメータを用いるタイプの従来技術にあっては、機械的接触構造を持つため、接触不良や故障の問題が常につきまとう。 In the type of prior art using a potentiometer, to have a mechanical contact structure, haunt contact failure or malfunction of the problem is always. また、温度変化によって抵抗のインピーダンス変化が起こるため、温度ドリフト補償を適切に行なわねばならない。 Further, since the impedance change in resistance with temperature change occurs, it must be properly carried out the temperature drift compensation. 一方、レゾルバ装置をを用いるタイプの従来技術にあっては、トーションバーで結合された入力軸と出力軸の両方にレゾルバ装置を設けなくてはならないため、装置全体が大型化し、コスト的にも高価になるという難がある。 On the other hand, in the prior art of the type using a resolver apparatus, which must be a resolver apparatus provided on both the input shaft and the output shaft coupled by a torsion bar, the entire apparatus becomes large, cost and also a difficulty that it becomes expensive. また、従来の誘導コイルを用いたパワーステアリング用非接触トルクセンサとして知られたような回転ずれ検出装置は、微小な回転ずれに応じて生じるアナログ電圧レベルを測定する構成であり、その検出分解能において劣るものである。 Further, rotational deviation detecting device as is known as a non-contact torque sensor for power steering using a conventional induction coil is configured to measure an analog voltage level produced in response to microscopic rotational displacement, in the detecting resolution it is inferior. また、誘導コイルに誘導された電圧を取り出すために、該コイルに直列に抵抗素子を接続し、該抵抗素子と誘導コイルのインピーダンスとの分圧比によって誘導電圧を取り出すようにしているので、コイルと抵抗素子との温度特性の相違によって、温度ドリフト補償性能が悪い。 Further, in order to take out the voltage induced in the induction coil, and a resistor element in series with the coil, and because derived is a induced voltage by voltage dividing ratio between the impedance of the induction coil and said resistor element, a coil the difference in the temperature characteristics of the resistance element, poor temperature drift compensation performance. さらに、レゾルバ装置を含む磁気誘導式の非接触式センサを使用するタイプのものにあっては、入力軸に回転以外の不要な動きが加わった場合、磁気誘導式のセンサにおけるコイルと磁性体との配置に不所望のゆがみが生じ、磁気回路のギャップが変化するエラーが生じ、正確なねじれ量を検出することが難しくなる、という問題がある。 Furthermore, the apparatus having the type using a non-contact sensor of the magnetic induction type including a resolver apparatus, if undesired movement other than rotation is applied to the input shaft, a coil and a magnetic member in the sensor of the magnetic induction type disposed occur undesired distortion, an error occurs the gap of the magnetic circuit changes, it becomes difficult to detect an accurate amount of twist, there is a problem that. 例えば、自動車のステアリングホイールの回転軸にはこの種のトルクセンサが使用されるが、そのような応用にあっては、入力軸に回転以外の不要な動きが加わりやすいので、改善が望まれていた。 For example, although the rotation axis of the motor vehicle steering wheel torque sensor of this kind are used, in the such applications, since easily applied unwanted movement other than rotation to the input shaft, it has improved is desired It was.
【0004】 [0004]
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、入力軸あるいは出力軸のがたつきがあっても精度のよい検出を行なうことが可能な相対的回転位置検出装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above, intended to provide a relative rotational position detection device capable even if backlash of the input shaft or the output shaft performs a good detection accuracy is there. また、小型かつシンプルな構造を持つ相対的回転位置検出装置を提供しようとするものである。 Also, it is intended to provide a relative rotational position detecting device having a small and simple structure. また、温度特性の補償も容易な、相対的回転位置検出装置を提供しようとするものである。 Also, compensation of the temperature characteristic easily, is intended to provide a relative rotational position detecting device. さらには、検出対象の相対的回転変位が微小でも高分解能での検出が可能な相対的回転位置検出装置を提供しようとするものである。 Furthermore, one in which the relative rotational displacement of the detection object is to provide a relative rotational position detecting device capable of detecting with high resolution even minute.
【0005】 [0005]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明の第1の観点に従う相対的回転位置検出装置は、トーションバーで連結されて相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であって、交流信号で励磁される少なくとも1つのコイルを配置してなるコイル部と、前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前記コイル部から生じるものと、前記第1及び第2の軸の少なくとも一方と、これに対応して配置される前記第1及び第2の磁気応答部材の少なくとも一方との間に設けられ、回転方向以外の軸の不要な動きを吸収するオルダム機構と、交流信号からなる所定 The relative rotational position detecting device according to the first aspect of the present invention, a relative rotational position detecting device for detecting the relative rotational positions of the first and second axis relatively rotatable are connected by a torsion bar there are, at least one of a coil portion formed by arranging the coil, first and second magnetic response members arranged in the first and second axes are excited by an AC signal, the coil portion to that magnetically coupled with the relative position between the first and second magnetism-responsive member is changed in response to the relative rotational position, it produces an output corresponding thereto from the coil portion relative to the and at least one of the first and second axes, to which is provided between at least one of said first and second magnetism-responsive member arranged corresponding, unwanted movement of the axes other than the rotational direction and Oldham mechanism for absorbing a predetermined consisting AC signal 基準電圧を発生する回路と、前記コイル部の出力信号と前記基準電圧とを演算し、所定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号を少なくとも2つ生成する演算回路であって、前記各交流出力信号の前記周期的振幅関数はその周期特性においてサイン及びコサイン関数に相当する所定位相だけ異なっているものとを具えたものである。 A circuit for generating a reference voltage, and calculating the output signal and the reference voltage of the coil portion, and at least two arithmetic circuits for generating the AC output signal having a predetermined periodic amplitude function as an amplitude coefficient, wherein It said periodic amplitude function of the AC output signal is obtained comprising a to that differ by a predetermined phase corresponding to the sine and cosine functions in the cycle characteristics.
同様の観点に従う本発明の相対的回転位置検出装置は、トーションバーで連結されて相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であって、交流信号で励磁される少なくとも1つのセンサ用コイルを配置してなるコイル部と、前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じて前記センサ用コイルのインピーダンスが変化し、該インピーダンス変化に対応した出力を前記コイル部から生じさせるものと、前記第1及び第2の軸の少なくとも一方と、これに対応して配置される前記第1及び第2の磁気応答部材の少なくとも一方との間 The relative rotational position detecting device of the present invention according to the same aspect, there a relative rotational position detecting device for detecting the relative rotational positions of the first and second axis relatively rotatable are connected by a torsion bar Te, and at least one coil section of the coil sensor formed by arranging the first and second magnetism-responsive member disposed in said first and second axes are excited by an AC signal, the coil magnetically coupled with respect to parts, the relative position between the first and second magnetism-responsive member is changed in response to the relative rotational positions, the impedance of the coil the sensor is changed accordingly, and causing a output corresponding to the change in impedance from the coil portion, at least said first and at least one of the second axis, said first and second magnetism-responsive member arranged corresponding thereto between On the other hand the 設けられ、回転方向以外の軸の不要な動きを吸収するオルダム機構と、前記センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイルと、前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点より、前記センサ用コイルのインピーダンス変化に基づき変化する該センサ用コイルの出力信号を取り出す回路とを具備するものである。 Provided, the Oldham mechanism for absorbing an unnecessary movement of the axis other than the rotational direction, and a temperature compensation coil connected in series to the coil for the sensor, the connecting point between the temperature compensating coil and coil the sensor, is intended to and a circuit for taking out an output signal of the coil the sensor which varies based on the impedance change of the coil the sensor.
更に同様の観点に従う本発明の相対的回転位置検出装置は、トーションバーで連結されて相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であって、交流信号で励磁される少なくとも1つのコイルを配置してなるコイル部と、前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前記コイル部から生じるものと、前記第1及び第2の軸の少なくとも一方と、これに対応して配置される前記第1及び第2の磁気応答部材の少なくとも一方との間に設けられ、回転方向以外の軸の不要な動きを吸収するオルダム機構とを具備し、前記コイ The relative rotational position detecting device of the present invention according to further similar aspect, a relative rotational position detecting device for detecting the relative rotational positions of the first and second axis relatively rotatable are connected by a torsion bar there are, at least one of a coil portion formed by arranging the coil, first and second magnetic response members arranged in the first and second axes are excited by an AC signal, the coil portion to that magnetically coupled with the relative position between the first and second magnetism-responsive member is changed in response to the relative rotational position, it produces an output corresponding thereto from the coil portion relative to the and at least one of the first and second axes, to which is provided between at least one of said first and second magnetism-responsive member arranged corresponding, unwanted movement of the axes other than the rotational direction comprising an absorbent to Oldham mechanism, the carp 部は1次コイルと少なくとも2つの2次コイルを含み、前記2次コイルから、所定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号を少なくとも2つ生成され、前記各交流出力信号の前記周期的振幅関数はその周期特性においてサイン及びコサイン関数に相当する所定位相だけ異なっていることを特徴とするものである。 Parts comprises at least two secondary coils and the primary coil, wherein the secondary coil, at least two generating an AC output signal having a predetermined periodic amplitude function as an amplitude coefficient, the period of each AC output signal amplitude function is characterized in that different predetermined phase corresponding to the sine and cosine functions in the cycle characteristics.
【0006】 [0006]
オルダム機構によって、回転方向以外の軸の不要な動きを吸収することにより、前記第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置関係は、第1及び第2の軸の相対的回転位置のみに応答して変化し、それ以外の不要な動きの影響を受けないようになる。 The Oldham mechanism, by absorbing unwanted movement of the axis other than the rotational direction, the relative positional relationship between the first and second magnetic response members, only the relative rotational positions of the first and second axes in response to changes, so it is not affected by other unwanted motion. 例えば、第1の軸が入力軸であり、オルダム機構はこの第1の軸とそれに対応する第1の磁気応答部材との間に設けられるようになっていてよい。 For example, the first axis is an input shaft, an Oldham's mechanism may be such provided between the first magnetism-responsive member and the corresponding first axis. 第1の軸の回転運動はオルダム機構を介して第1の磁気応答部材に正確に伝達されるので、第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置は、第1及び第2の軸の相対的位置を正確に反映したものであり、よって、正確な位置検出が問題なく行なえる。 The rotational movement of the first shaft is accurately transmitted to the first magnetism-responsive member via the Oldham mechanism, the relative positions of the first and second magnetic response members, the first and second axes are those that accurately reflects the relative position, thus performed without accurate position detection is a problem. 第1の軸が回転方向以外に動くと、例えば、軸の微妙な曲がりによって半径方向に動いたような場合、オルダム機構はこの動きを吸収して、第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置関係に影響を与えない。 When the first shaft is moved in the other direction of rotation, for example, when, as moved in the radial direction by subtle bending axis, Oldham mechanism absorbs this movement, relative to the first and second magnetic response members It does not affect the positional relationship. よって、第1及び第2の磁気応答部材の相対的配置が第1及び第2の軸(入出力軸)の曲がりに連動してゆがむようなことが起こらず、第1及び第2の磁気応答部材の間のエアギャップ、あるいは、第1及び第2の磁気応答部材と検出用コイルとの間のエアギャップなどに、不所望な変動が起こらない。 Therefore, does not occur that the relative arrangement of the first and second magnetic response members, such as distorted in conjunction with the bending of the first and second axes (input and output shafts), first and second magnetic response air gap between the member or, like in the air gap between the detection coil and the first and second magnetic response members, undesired variation does not occur. また、センサの原理的構造は、エアギャップを介した磁気結合の変化に応答するタイプのものであれば、どのようなタイプのものに対しても、本発明に従ってオルダム機構を適用することが、有利な効果をもたらす。 Moreover, the principle structure of the sensor, as long as the type that is responsive to changes in magnetic coupling through the air gap, for any type of things, be applied to the Oldham mechanism in accordance with the present invention, a beneficial effect. こうして、本発明によれば、 例えば自動車のステアリングホイールの回転軸のように、トーションバーで連結されて相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を、コイルを用いて検出する構成において、入力軸及び出力軸の相対的関係において、回転方向以外の不所望のがたつきが生じても、精度のよい検出を行なうことが可能となる。 Thus, according to the present invention, for example, as the rotation shaft of a motor vehicle steering wheel, the relative rotational positions of the first and second shaft rotatable relative are connected by a torsion bar, by using a coil in the configuration of detecting, in a relative relationship between the input shaft and the output shaft, even if backlash than the rotational direction of the undesired, it is possible to perform accurate detection.
【0007】 [0007]
本発明の第2の観点に従う相対的回転位置検出装置は、相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であって、交流信号で励磁される1つのセンサ用コイルを配置してなるコイル部と、前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前記センサ用コイルから生じるものと、前記センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイルと、前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点より、前記センサ用コイルのインピーダンス変化に基づき変化する該センサ用コイルの出力信号を取り出す回路と、前記出力信号を整 The relative rotational position detection apparatus according to a second aspect of the present invention is a relative rotational position detecting device for detecting the relative rotational positions of the first and second axis relatively rotatable, with an AC signal a coil portion formed by arranging one coil sensor is energized, a first and second magnetism-responsive member disposed in said first and second axes, the magnetic to the coil unit bind to, the relative relative position between the first and second magnetism-responsive member is changed depending on the rotational position, and an output which results from coil the sensor response, the coil the sensor a series-connected temperature compensation coil, from a connection point between the coil the sensor the temperature compensating coil, a circuit for taking out an output signal of the coil the sensor which varies based on the impedance change of the coil the sensor, the the output signal integer して前記相対的回転位置に対応するレベルの直流電圧を得る整流回路と、交流信号からなる所定の交流基準電圧を発生する回路と、前記センサ用コイルの出力信号と前記交流基準電圧とを演算し、前記相対的回転位置に対応する振幅係数を持つ交流出力信号を生成する演算回路であって、前記相対的回転位置に関する所定の第1の関数を振幅係数として持つ第1の交流出力信号と、前記第1の関数とは逆特性の第2の関数を振幅係数として持つ第2の交流出力信号とを生成するものと And a rectifier circuit for obtaining a DC voltage level corresponding to the relative rotational position, a circuit for generating a predetermined reference alternating voltage consisting of an AC signal, the output signal of the coil for the sensor and the said reference alternating voltage operation and, an arithmetic circuit for generating an AC output signal having an amplitude coefficient corresponding to the relative rotational position, the first AC output signal having a predetermined first function related to the relative rotational position as an amplitude coefficient and and which generates a second AC output signal having as an amplitude coefficient of the second function of the inverse characteristic from said first function
を具え、該演算回路の前記第1及び第2の交流出力信号を前記整流回路に入力することで、前記相対的回転位置に対応するレベルの直流電圧をそれぞれ得るようにしたことを特徴とする。 The comprising, said first and second AC output signal of said operation circuit by inputting said rectifying circuit, characterized in that the level of the DC voltage corresponding to the relative rotational positions so as to obtain respectively .
【0008】 [0008]
上記構成において、第1及び第2の磁気応答部材は、典型的には、磁性体及び導電体の少なくとも一方を含んでなるものである。 In the above structure, first and second magnetic response members are typically those comprising at least one magnetic member and the conductor. 第1及び第2の軸の相対的回転位置に応じて第1及び第2の磁気応答部材のセンサ用コイルに対する磁気結合の度合いが変化する。 The degree of the magnetic coupling is changed with respect to the sensor coil of the first and second magnetism-responsive member according to the relative rotational positions of the first and second axes. 第1及び第2の磁気応答部材が磁性体からなる場合は、第1及び第2の磁気応答部材のセンサ用コイルに対する磁気結合の度合いが増すほど、該コイルのインダクタンスが増加して、該コイルの電気的インピーダンスが増加し、該コイルに生じる電圧すなわち端子間電圧が増加する。 When the first and second magnetism-responsive member consisting of magnetic material, as the degree of the magnetic coupling increases with respect to the sensor coil of the first and second magnetic response members, the inductance of the coil is increased, the coil electrical impedance increases, voltage or terminal voltage generated in the coil is increased. 反対に、第1及び第2の磁気応答部材のセンサ用コイルに対する磁気結合の度合いが減少するほど、該コイル部のインダクタンスが減少して、該コイル部の電気的インピーダンスが減少する。 Conversely, as the degree of magnetic coupling to the sensor coil of the first and second magnetism-responsive member is reduced, the inductance of the coil portion is reduced, the electrical impedance of the coil portion is reduced. こうして、検出対象の相対的回転に伴い、コイル部に対する第1及び第2の磁気応答部材の相対的回転位置が所定の回転角度範囲にわたって変化する間で該コイルの端子間電圧は、漸増(又は漸減)変化することとなる。 Thus, with the relative rotation of the detection target, the voltage between the terminals of the coil while the relative rotational positions of the first and second magnetism-responsive member to the coil portion is changed over a predetermined rotation angle range, increasing (or gradually reduced) so that the changes.
【0009】 [0009]
ここで、センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイルを具備することによって、前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点より、前記センサ用コイルのインピーダンス変化に基づき変化する該センサ用コイルの出力電圧を取り出すようにしているので、同じコイルであることにより温度ドリフトを適正に相殺し、温度ドリフト補償済みの出力電圧を取り出すことができる。 Here, the sensor by having a series-connected temperature compensation coil sensor coil, which from the connection point between the temperature compensating coil and coil the sensor, varies based on the impedance change of the coil the sensor since the way taking out an output voltage of the use coils, the temperature drift properly offset by the same coil, can be taken out temperature drift compensated output voltage. また、交流信号からなる所定の交流基準電圧を発生し、前記センサ用コイルの出力信号と前記交流基準電圧とを演算し、前記相対的回転位置に対応する振幅係数を持つ交流出力信号を生成することは、センサ用コイルの出力信号の振幅特性を望みの特性に設定することができることを意味する。 Also, generating a predetermined AC reference voltage comprising a AC signal, it calculates the output signal and the reference alternating voltage of the coil the sensor, generates an AC output signal having an amplitude coefficient corresponding to the relative rotational position means that the amplitude characteristics of the output signal of the coil sensor can be set to the characteristics desired. 例えば、 交流基準電圧を加算又は減算することは、センサ用コイルの出力信号の振幅特性を望みのレベルでオフセットできることを意味する。 For example, adding or subtracting the reference alternating voltage, it means that it is possible to offset the amplitude characteristics of the output signal of the coil sensor at the level desired. これにより、1個のセンサ用コイルを持つ構成でありながら、相対的回転位置に関する所定の第1の関数を振幅係数として持つ第1の交流出力信号と、前記第1の関数とは逆特性の第2の関数を振幅係数として持つ第2の交流出力信号とを容易に生成することができる。 Thus, while a configuration with one coil sensor, a first AC output signal having a predetermined first function of the relative rotational position as an amplitude coefficient, and the first function of the inverse characteristic and a second AC output signal having a second function as an amplitude coefficient can be easily generated. 前記交流出力信号は整流回路で整流されて、前記相対的回転位置に対応するレベルのアナログ直流電圧が得られる。 The AC output signal is rectified by the rectifier circuit, an analog DC voltage level corresponding to the relative rotational position is obtained. すなわち、アナログ直流電圧でトルク検出信号を得たいような場合に、この発明は有効に適用できる。 That is, when it is desired to obtain a torque detection signal in an analog DC voltage, the present invention is effectively applicable. そして、 交流基準電圧を用いた演算によって、望みの特性のアナログ直流電圧が得られるように制御できる。 Then, by a calculation using the AC reference voltage, it can be controlled to an analog DC voltage of the desired characteristics is obtained. また、センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイルを具備することによって、温度ドリフト補償を適切に行なうことができる。 Further, by having a series-connected temperature compensation coil sensor coil can be performed appropriately temperature drift compensation.
【0010】 [0010]
本発明の第3の観点に従う相対的回転位置検出装置は、相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であって、交流信号で励磁される少なくとも1つのコイルを配置してなるコイル部と、前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前記コイル部から生じるものであり、各磁気応答部材は、回転方向に所定間隔で複数のスリット部を形成してなる平板形状の部材からなり、前記相対的回転位置に応じた各磁気応答部材同士のスリット部の重なり具合によって前記コイル部に対する磁気的結合が変化するものと、交流信号 The relative rotational position detecting device according to a third aspect of the present invention is a relative rotational position detecting device for detecting the relative rotational positions of the first and second axis relatively rotatable, with an AC signal a coil portion formed by arranging at least one coil is energized, a first and second magnetism-responsive member disposed in said first and second axes, magnetically to the coil unit bound, relative position between the first and second magnetism-responsive member is changed in response to the relative rotational position is at an output corresponding to those resulting from the coil portion, the magnetic response members, the rotational direction consist member of a flat plate shape obtained by forming a plurality of slits at predetermined intervals, magnetic coupling with respect to the coil portion by overlapping state of the slit portion of the magnetic response members together in accordance with the relative rotational position changing things and, the AC signal らなる第1及び第2の基準電圧を発生する回路と、前記コイル部の出力電圧と前記第1及び第2の基準電圧とを用いて所定の第1の演算及び第2の演算をそれぞれ行うことで、第1の振幅関数を振幅係数として持つ第1の交流出力信号と、第2の振幅関数を振幅係数として持つ第2の交流出力信号とをそれぞれ生成する演算回路であって、前記第1及び第2の振幅関数はその周期特性においてサイン及びコサイン関数に相当する所定位相だけ異なっているものとを具え、前記第1及び第2の基準電圧は、前記第1及び第2の交流出力信号における前記第1及び第2の振幅関数の周期特性における特定の位相区間を定めるものであり、この第1及び第2の基準電圧を可変することで、該特定の位相区間と前記相対的位置の変化範囲との対応関 A circuit for generating a Ranaru first and second reference voltages, respectively perform predetermined first operation and second a calculation using the output voltage and the first and second reference voltages of said coil portion it is the first amplitude function a first and AC output signal, the arithmetic circuit for generating respective second AC output signal and a having a second amplitude function as an amplitude coefficient having as an amplitude coefficient, a first 1 and a second amplitude function comprises a what is different by a predetermined phase corresponding to the sine and cosine functions in the cycle characteristics, the first and second reference voltages, said first and second AC output It is intended to define a specific phase section of the periodic characteristics of the first and second amplitude function in the signal, by varying the first and second reference voltages, the relative position and the specific phase sections of change range and the corresponding institutions を可変できることを特徴とする Characterized in that can vary the.
【0011】 [0011]
上記構成によれば、第1及び第2の軸にそれぞれ配置される第1及び第2の磁気応答部材が、それぞれ、回転方向に所定間隔で複数のスリット部を形成してなる平板形状の部材からなり、前記相対的回転位置に応じた各磁気応答部材同士のスリット部の重なり具合によって前記コイル部に対する磁気的結合が変化するようにしたものであることが特徴である。 According to the above configuration, the first and second magnetic response members, respectively, members of flat plate shape in the rotational direction by forming a plurality of slits at predetermined intervals which are respectively disposed on first and second axes It consists, it is a feature is obtained as the magnetic coupling is changed by the overlap degree of the slit portion of the magnetic response members together in accordance with the relative rotational position relative to the coil unit. これによって、第1及び第2の磁気応答部材の構造が全体としてフラットな、コンパクトな構造となり、大型の凹凸歯を設けるような構造に比べて、はるかに簡素化、小型化、コンパクト化を図ることができる。 Thereby, flat as a whole structure of the first and second magnetic response members becomes a compact structure, as compared with the structure provided a large uneven teeth, achieving much simplified, miniaturized, compact be able to.
【0012】 [0012]
上記いずれの観点に従う本発明に係る相対的位置検出装置においても、1相の交流で励磁される1次コイル(すなわちセンサ用コイル)のみを使用して複数相の振幅関数特性を示す出力交流信号を検出対象たる相対的位置に応じて発生するように構成することができる。 Said even in the relative position detecting apparatus according to the present invention according to any aspect, AC output signal indicating an amplitude function characteristics of a plurality of phases using only a primary coil which is excited by an alternating current of one phase (i.e. coil sensor) it can be configured to generate in response to the detection object serving relative positions. すなわち、交流信号からなる所定の基準電圧を発生する回路と、前記コイル部の出力信号と前記基準電圧とを演算し、所定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号を少なくとも2つ生成する演算回路であって、前記各交流出力信号の前記周期的振幅関数はその周期特性において所定位相だけ異なっているものとをさらに具えるようにしてよい。 That is, a circuit for generating a predetermined reference voltage consisting of an AC signal, and calculating the output signal and the reference voltage of the coil portion, at least two AC output signals having the amplitude coefficient of the predetermined periodic amplitude function generator an arithmetic circuit for the said periodic amplitude function of the AC output signal may be as further comprising a to that differ by a predetermined phase in the cycle characteristics.
【0013】 [0013]
例えば、典型的には、1対の磁気応答部材の相対的位置が所定の範囲にわたって変化する間で該コイルに生じる電圧が示す漸増変化カーブは、サイン関数における0度から90度までの範囲の関数値変化になぞらえることができる。 For example, typically, increasing variation curve indicated by the voltage generated in the coil between the relative positions of the pair of magnetic response members varies over a predetermined range, ranging from 0 degrees in the sine function to 90 degrees it can be likened to the function value change. ここで、交流信号成分をsinωtで示し、センサ用コイルの端子間電圧が示す漸増変化カーブにおける適当な区間の始まりの位置に対応して得られるセンサ用コイル出力電圧Vxの振幅係数レベル値をPaとすると、該区間の始まりの位置に対応するコイル出力電圧Vxは、Pa sinωtと表わせる。 Here, it indicates an AC signal component sin .omega.t, the amplitude coefficient level value of the sensor coil output voltage Vx obtained corresponding to the position of the beginning of the appropriate section in the increasing variation curve indicated by the inter-terminal voltage of the coil sensor Pa When the coil output voltage Vx corresponding to the position of the start of the inter-compartment is, Pa sin .omega.t and expressed. そして、該区間の終わりの位置に対応して得られるセンサ用コイル出力電圧Vxの振幅係数レベル値をPbとすると、該区間の終わりの位置に対応するセンサ用コイル出力電圧は、Pb sinωtと表わせる。 Then, when the amplitude coefficient level value of the sensor coil output voltage Vx obtained corresponding to the position of the end between the compartment and Pb, the corresponding coil output voltage sensor to the position of the end of the inter-compartment is provided with a Pb sin .omega.t represented that. ここで、始まりの位置に対応するコイル出力電圧Vxの値Pa sinωtと同じ値の交流電圧を基準電圧Vaと定めて、これをセンサ用コイル出力電圧Vxから減算すると、センサ用コイル出力電圧Vxの振幅係数を関数A(x)で示すと、 Here, defining an AC voltage having the same value as the value Pa sin .omega.t coil output voltage Vx corresponding to the position of the beginning and the reference voltages Va, which is subtracted from the coil output voltage Vx sensor, the sensor coil output voltage Vx When showing the amplitude coefficient function a (x),
Vx−Va=A(x) sinωt−Pa sinωt Vx-Va = A (x) sinωt-Pa sinωt
={A(x) −Pa }sinωt …式(1) = {A (x) -Pa} sinωt ... formula (1)
となる。 To become. 前記区間の始まりの位置では、A(x)=Paであることから、この演算結果の振幅係数「A(x) −Pa 」は「0」となる。 The position of the beginning of the section, because it is A (x) = Pa, the amplitude coefficients of the calculation result "A (x) -Pa" is "0". 一方、前記区間の終わり位置では、A(x)=Pbであることから、この演算結果の振幅係数「A(x) −Pa 」は「Pb −Pa 」となる。 On the other hand, in the end position of the section, because it is A (x) = Pb, the amplitude coefficients of the calculation result "A (x) -Pa" is "Pb -Pa". よって、この演算結果の振幅係数「A(x) −Pa 」は、前記区間の範囲内において、「0」から「Pb −Pa 」まで漸増する関数特性を示す。 Therefore, the amplitude coefficients of the calculation result "A (x) -Pa" is within the scope of the section, showing a function characteristic gradually increasing from "0" to "Pb -Pa". ここで、「Pb −Pa 」は最大値であるから、これを等価的に「1」と考えると、前記式(1)に従う交流信号の振幅係数「A(x) −Pa 」は、前記区間の範囲内において、「0」から「1」まで変化することになり、この振幅係数の関数特性は、サイン関数の第1象限(つまり0度から90度の範囲)の特性になぞらえることができる。 Here, "Pb -Pa" is because the maximum value, given this equivalently as "1", the amplitude coefficient "A (x) -Pa" of an AC signal in accordance with the equation (1), the interval within the scope of, will be changed from "0" to "1", the function characteristic of the amplitude coefficient can be likened to the characteristics of the first quadrant of the sine function (ie ranging from 0 to 90 degrees) . よって、前記式(1)に従う交流信号の振幅係数「A(x) −Pa 」は、等価的にsinθ(ただし、大体、0°≦θ≦90°)と表わせる。 Accordingly, the amplitude coefficient of the AC signal in accordance with the equation (1) "A (x) -Pa" equivalently sin [theta (where approximately, 0 ° ≦ θ ≦ 90 °) and expressed.
【0014】 [0014]
好ましい一実施形態は、前記所定の基準電圧を発生する回路は、第1及び第2の基準電圧を発生し、前記演算回路は、前記1つのコイルから取り出した電圧と前記第1及び第2の基準電圧とを用いて所定の第1の演算及び第2の演算をそれぞれ行うことで、第1の振幅関数を振幅係数として持つ第1の交流出力信号と、第2の振幅関数を振幅係数として持つ第2の交流出力信号とをそれぞれ生成するものである。 One preferred embodiment is a circuit for generating a predetermined reference voltage, the first and second reference voltages generated, said operation circuit, a voltage between the first and second extracted from said one coil by performing each predetermined first operation and the second the operation using the reference voltage, a first AC output signal having a first amplitude function as an amplitude coefficient, a second amplitude function as an amplitude coefficient second AC output signal and a having and generates respectively. この場合、コイル部は、ただ1つのセンサ用コイルを持つだけでよいので、構成を最小限に簡略化することができる。 In this case, the coil unit, just because it only has a single coil sensor, can be simplified to minimize the structure. 上記第1の基準電圧として上記Vaを使用することで、上記第1の振幅関数として、サイン関数のほぼ第1象限(つまり0度から90度の範囲)の特性を持つものを得ることができる。 Using the Va as the first reference voltage can be the as a first amplitude function to obtain one with substantially characteristic of the first quadrant (i.e. ranging from 0 to 90 degrees) of the sine function .
また、前記区間の終わりの位置に対応するコイル出力電圧Vxの値Pb sinωtと同じ値の交流電圧を第2の基準電圧Vbと定め、これとコイル出力電圧Vxとの差を求めると、 Further, an AC voltage having the same value as the value Pb sin .omega.t coil output voltage Vx corresponding to the position of the end of the section defined as a second reference voltage Vb, when obtaining the difference between this and the coil output voltage Vx,
Vb−Vx=Pb sinωt−A(x) sinωt Vb-Vx = Pb sinωt-A (x) sinωt
={Pb −A(x) }sinωt …式(2) = {Pb -A (x)} sinωt ... formula (2)
となる。 To become. 前記区間の始まりの位置では、A(x)=Paであることから、この演算結果の振幅係数「Pb −A(x) 」は「Pb −Pa 」となる。 The position of the beginning of the section, because it is A (x) = Pa, the operation result amplitude coefficient "Pb -A (x)" is "Pb -Pa". 一方、前記区間の終わり位置では、A(x)=Pbであることから、この演算結果の振幅係数「Pb −A(x) 」は「0」となる。 On the other hand, in the end position of the section, because it is A (x) = Pb, the amplitude coefficients of the calculation result "Pb -A (x)" is "0". よって、この演算結果の振幅係数「Pb −A(x) 」は、前記区間の範囲内において、「Pb −Pa 」から「0」まで漸減する関数特性を示す。 Therefore, the amplitude coefficients of the calculation result "Pb -A (x)" is within the scope of the section, showing a function characteristic that gradually decreases from "Pb -Pa" to "0". 前記と同様に、「Pb −Pa 」を等価的に「1」と考えると、前記式(2)に従う交流信号の振幅係数「Pb −A(x) 」は、前記区間の範囲内において、「1」から「0」まで変化することになり、この振幅係数の関数特性は、コサイン関数の第1象限(つまり0度から90度の範囲)の特性になぞらえることができる。 Like the above, considering that "Pb -Pa" the equivalently "1", the formula amplitude coefficient "Pb -A (x)" of the AC signal in accordance with (2), within the scope of the section, " will vary from 1 "to" 0 ", the function characteristic of the amplitude coefficient can be likened to the characteristics of the first quadrant of the cosine function (i.e. ranging from 0 to 90 degrees). よって、前記式(2)に従う交流信号の振幅係数「Pb −A(x) 」は、等価的にcosθ(ただし、大体、0°≦θ≦90°)と表わせる。 Therefore, the formula amplitude coefficient "Pb -A (x)" of the AC signal in accordance with (2) equivalently cos [theta] (where approximately, 0 ° ≦ θ ≦ 90 °) and expressed. なお、式(2)の減算は「Vx−Vb」であってもよい。 Note that subtraction of the formula (2) may be "Vx-Vb".
【0015】 [0015]
こうして、1つのコイルと2つの基準電圧を用いるだけで、検出対象たる相対的回転位置に応じてサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す2つの交流出力信号を生成することができる。 Thus, it is possible to generate one coil and by using only two reference voltages, the two AC output signals respectively indicating amplitude according to the sine and cosine function characteristics depending on the serving detected relative rotational positions. 例えば、検出対象たる相対的回転位置を所定の検出可能範囲を360度分の位相角に換算した場合の位相角θにて示すと、概ね、サイン関数特性を示す振幅を持つ交流出力信号は、sinθsinωtで示すことができるものであり、コサイン関数特性を示す振幅を持つ交流出力信号は、cosθsinωtで示すことができるものである。 For example, indicating serving detected relative rotational position at a predetermined phase angle when the detectable range in terms of phase angle of 360 degrees theta, generally, an AC output signal having an amplitude indicating the sine function characteristic, are those that can be represented by Sinshitaesuaienuomegati, AC output signal having an amplitude indicating the cosine function characteristic is one that can be represented by Cosshitaesuaienuomegati. これは、レゾルバといわれる位置検出器の出力信号の形態と同様のものであり、極めて有用なものである。 This is similar to the form of the output signal of the position detector called a resolver is extremely useful. 例えば、前記演算回路で生成された前記2つの交流出力信号を入力し、該2つの交流出力信号における振幅値の相関関係から該振幅値を規定する前記サイン及びコサイン関数における位相値を検出し、検出した位相値に基づき前記検出対象の位置検出データを生成する振幅位相変換部を具備するようにするとよい。 For example, enter the two AC output signals generated by the arithmetic circuit detects the phase value of the sine and cosine functions defining the amplitude values ​​from the correlation between the amplitude values ​​in the two AC output signals, it may be configured to include a amplitude-phase conversion unit for generating position detection data of the detection target based on the detected phase value. なお、上記サイン及びコサイン関数は、ほぼ1象限分(90度)の範囲の特性を示すので、検出可能な位置範囲がほぼ90度の範囲の位相角に換算されて検出されることになる。 Note that the sine and cosine function, exhibits the characteristics of a range of approximately one-quadrant minute (90 °), so that the detectable position range is detected is converted into a phase angle in the range of approximately 90 degrees.
【0016】 [0016]
なお、磁気応答部材として、銅のような非磁性の良導電体(つまり反磁性体)を使用した場合は、渦電流損によってコイルの自己インダクタンスが減少し、磁気応答部材のコイルに対する近接に伴い該コイルの端子間電圧が漸減することになる。 Incidentally, as the magnetic response members, when using electrically good conductor of non-magnetic, such as copper (ie diamagnetic), self-inductance of the coil is reduced by the eddy current loss, due to the proximity to the coil of the magnetic response member so that the terminal voltage of the coil is gradually reduced. この場合も、上記と同様に検出することが可能である。 In this case, it is possible to detect the same manner as described above. また、磁気応答部材として、磁性体(つまり強磁性体)と非磁性・導電体(つまり反磁性体)とを組合わせたハイブリッドタイプのものを用いてもよい。 Further, as the magnetism-responsive member, it may be used as hybrid type that combines magnetic body (i.e. ferromagnetic) and a non-magnetic-conductor (i.e. diamagnetic). 別の実施形態として、磁気応答部材として永久磁石を含み、コイルは磁性体コアを含むようにしてもよいかもしれない。 Another embodiment includes a permanent magnet as the magnetic response members, the coil might may include a magnetic core. この場合は、コイルの側の磁性体コアにおいて永久磁石の接近に応じて対応する箇所が磁気飽和又は過飽和となり、該磁気応答部材すなわち永久磁石のコイルに対する相対的変位に応じて該コイルの端子間電圧が漸減することになる。 In this case, the corresponding portion becomes magnetically saturated or supersaturated depending on the permanent magnet approaching the magnetic core side of the coil, between the terminals of the coil depending on the relative displacement to the coil of the magnetic response members or permanent magnets so that the voltage is gradually reduced.
【0017】 [0017]
かくして、この発明の好ましい実施態様によれば、1次コイルのみを設ければよく、2次コイルは不要であるため、小型かつシンプルな構造の位置検出装置を提供することができる。 Thus, according to a preferred embodiment of the invention, since may be provided only to the primary coil, the secondary coil is not required, it is possible to provide a position detecting system for a small and simple structure. また、1つのセンサ用コイルを用いることにより、検出対象位置に応じて所定の周期関数特性に従う振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信号(例えばサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す2つの交流出力信号)を容易に生成することができ、利用可能な位相角範囲として少なくともほぼ1象限(90度)分をとることができる。 Moreover, by using a single coil sensor, two AC output signals respectively indicating amplitudes conforming to a plurality of AC output signals (e.g., sine and cosine function characteristics showing the amplitude, respectively according to a predetermined periodic function characteristic in response to the detection target position ) and can be easily produced, it can be taken at least approximately one-quadrant (90 °) fraction as a phase angle range available. 従って、少ないコイルでありながら比較的広い位相角範囲で検出を行うことができ、検出分解能を向上させることができる。 Therefore, it is possible to detect a relatively wide phase angle range while being small coils, it is possible to improve the detection resolution. また、検出対象の変位が微小でも高分解能での相対的位置検出が可能である。 The displacement of the detection target is capable of relative position detection with high resolution even minute. 更に、出力電圧及び基準電圧が共に温度ドリフト補償された正確なアナログ演算を行なうことができることとなり、温度変化の影響を排除した相対的位置検出を容易に行うことができる。 Furthermore, it is to be able to perform an accurate analog operation the output voltage and the reference voltage are both temperature drift compensation, the relative position detection in which the influence of temperature change can be easily performed. 勿論、基準電圧を発生する回路は、コイルに限らず、抵抗等、その他適宜の構成からなる電圧生成回路を使用してよい。 Of course, the circuit for generating the reference voltage is not limited to a coil, resistance, etc., may be used voltage generating circuit composed of other suitable configuration. なお、コイルと基準電圧の数は1又は2に限定されず、それ以上であってもよく、これに伴い、利用可能な位相角範囲を、ほぼ1象限(90度)分に限らず、更に拡大することも可能である。 The number of coils and the reference voltage is not limited to 1 or 2, it may also be more, As a result, the available phase angle range is not limited to approximately 1 quadrant (90 °) minutes, further it is also possible to enlarge.
【0018】 [0018]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、添付図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating the embodiments of the present invention.
まず、実施例における位置検出原理についての理解を容易にするために、説明の便宜上、第1の実施例として最初に説明するものとして、オルダム機構を持たずに、フラットな磁気応答部材からなるコンパクト化した構成からなる位置検出装置について、図1〜図5を参照して説明する。 First, in order to facilitate understanding of the position detection principle in the embodiment, for convenience of explanation, as will be described first as the first embodiment, without having an Oldham mechanism, consisting of a flat magnetic response member compact position detection apparatus comprising a phased arrangement, will be described with reference to FIGS.
図1(A)はこの第1の実施例に係る相対的回転位置検出装置の構造を示す分解斜視図であって、コイル部10については断面で示している。 1 (A) is an exploded perspective view showing the structure of the relative rotational position detection apparatus according to the first embodiment is shown in cross-section for the coil unit 10. 同図(B)はフラット状の第1の磁気応答部材11の全体形状の一実施例を示す正面図であり、同図(C)は同じくフラット状の第2の磁気応答部材12の全体形状の一実施例を示す正面図である。 FIG (B) is a front view showing one embodiment of the overall shape of the first magnetic response member 11 flat-shaped, FIG. (C) is also the whole shape of the second magnetism-responsive member 12 Flat-shaped is a front view showing an embodiment of a. 図2(A)は該相対的回転位置検出装置の軸方向断面略図であり、図示の簡略化のために半分のみを図示しているが、残り半分は図示されたものと対称に現れる。 2 (A) is an axial sectional schematic diagram of the relative rotational position detection apparatus, it is illustrated only half for simplicity of illustration, the other half appears at one symmetric as shown. 図2(B)は同装置におけるコイルに関連する電気回路図である。 FIG. 2 (B) is an electric circuit diagram associated with the coil in the apparatus.
【0019】 [0019]
この相対的回転位置検出装置は、トーションバー1を介して連結された入力軸(第1の軸)2及び出力軸(第2の軸)3の間のねじれ角を検出することでトルクセンサとして機能するものである。 This relative rotational position detecting device, as a torque sensor by detecting the twist angle between the input shaft connected via the torsion bar 1 (first shaft) 2 and the output shaft (second shaft) 3 it is intended to function. 入力軸(第1の軸)2の側には、第1の磁気応答部材11が配置され、該入力軸2の回転に伴って一緒に回転する。 An input shaft (first shaft) 2 side of the first magnetism-responsive member 11 is arranged to rotate together with the rotation of the input shaft 2. 出力軸(第1の軸)3の側には、第2の磁気応答部材12が配置され、該出力軸3の回転に伴って一緒に回転する。 On the side of the output shaft (a first shaft) 3, a second magnetic response members 12 of is disposed to rotate together with the rotation of the output shaft 3. コイル部10は断面I字型(若しくはH字型)のリング状の磁性体ボビンに収納されたセンサ用コイルL1と温度補償用コイルL2とを含んでおり、センサ用コイルL1の側に磁気応答部材11,12の対が配置される。 Coil unit 10 includes a cross-section I-shaped (or H-shaped) sensor coil L1 is housed in a ring-shaped magnetic body bobbin and the temperature compensating coil L2, magnetic response on the side of the sensor coil L1 pair of members 11 and 12 are arranged. 温度補償用コイルL2の役目については追って説明する。 The will be described later on serve as a temperature compensation coil L2. 第1及び第2の磁気応答部材11,12は、例えば円板状の鉄のような磁性体からなり、コイルL1と磁気的に結合する。 First and second magnetic response members 11 and 12, for example, a magnetic material such as a disc-shaped iron, magnetically coupled to the coil L1. 第1及び第2の磁気応答部材11,12は、回転方向に所定間隔で複数のスリット部11a,12aを形成してなる平板形状の部材からなり、入力軸2と出力軸3との間の相対的回転位置に応じた各磁気応答部材11,12同士のスリット部11a,12aの重なり具合によってセンサ用コイルL1に対する磁気的結合が変化する。 First and second magnetic response members 11 and 12, a plurality of slit portions 11a at predetermined intervals in the rotational direction consist member of a flat plate shape obtained by forming a 12a, between the input shaft 2 and the output shaft 3 the relative rotational positions each magnetic response members 11 and 12 to each other of the slit portion 11a in response to the magnetic coupling is changed with respect to the sensor coil L1 by degree of overlap 12a. スリット部11a,12aは、単純にエアギャップからなっていてよい。 Slit portions 11a, 12a may have simply consist air gap.
【0020】 [0020]
図1(B)に示すように、第1の磁気応答部材11のスリット部11aは、円周方向に所定ピッチPで繰り返し設けられた矩形状(扇形)の複数のスリットからなる。 As shown in FIG. 1 (B), the slit portion 11a of the first magnetism-responsive member 11 is composed of a plurality of slits in the circumferential direction to repeatedly provided rectangular shape at a predetermined pitch P (sector). エアギャップからなる各スリット11aの間の部分11bは、磁気応答部材11の材質つまり磁性体からなっている。 Portion 11b between the slits 11a made of the air gap is made of a material, that the magnetic body of the magnetic response members 11.
図1(C)に示すように、第2の磁気応答部材12のスリット部12aも、円周方向に前記と同じ所定ピッチPで繰り返し設けられたの複数のスリットからなっており、エアギャップからなる各スリット12aの間の部分12bは、磁気応答部材12の材質つまり磁性体からなっている。 As shown in FIG. 1 (C), the slit portion 12a of the second magnetism-responsive member 12 also serves a repeating plurality of slits provided at the same predetermined pitch P and the circumferentially from the air gap becomes part 12b between the slit 12a is made of a material, that the magnetic body of the magnetic response member 12. 各スリット部11a,12aのサイズは同じである。 Each slit portion 11a, the size of 12a are the same. 実施例では、第2の磁気応答部材12は、歯車のような形状であるが、これに限らず、第1の磁気応答部材11と同様の形状であってもよい。 In an embodiment, the second magnetism-responsive member 12 is a shape such as gears, not limited thereto, and may be similar in shape to the first magnetism-responsive member 11.
【0021】 [0021]
このような第1の磁気応答部材11と第2の磁気応答部材12とを非接触的に重ね合わせて配置したものにおいては、入力軸2と出力軸3との間の相対的回転位置(ねじれ量)に応じて、両者のスリット11a,12aと磁性体部分11b,12bとの重なりあいの範囲が拡くなったり狭くなったりする。 In such a first magnetism-responsive member 11 that the second magnetic response members 12 of and placed in a non-contact manner superimposed, the relative rotational position between the input shaft 2 and the output shaft 3 (twist depending on the amount), both of the slits 11a, 12a and the magnetic body portion 11b, the range of them overlap with 12b or narrow or become 拡Ku. つまり、入力軸2と出力軸3との間の相対的回転位置(ねじれ量)に応じて、一方のスリット孔11a,12aが他方の磁性体部分11b,12bによって開閉されるようになっている。 That is, depending on the relative rotational position between the input shaft 2 and the output shaft 3 (torsion amount), so that one of the slits 11a, 12a are opened and closed by the other magnetic portion 11b, 12b . 例えば、両者のスリット孔11a,12aが完全にずれて磁性体部分11b,12bによって完全に塞がれている場合は、センサ用コイルL1の磁気回路における磁性体の存在が最大(エアギャップの面積は最小)となり、よって、センサ用コイルL1に対する磁気的結合は、最大の透磁性を示す。 For example, if both the slits 11a, 12a are completely closed by the magnetic portion 11b, 12b completely displaced, the area of ​​the present maximum (air gap of the magnetic body in the magnetic circuit of the sensor coil L1 Min) and, therefore, the magnetic coupling to the sensor coil L1 indicates the maximum permeability. 逆に、両者のスリット孔11a,12aが完全に重なって磁性体部分11b,12bによってまったく塞がれずに開放されている場合は、センサ用コイルL1の磁気回路における磁性体の存在が最小(エアギャップの面積は最大)となり、センサ用コイルL1に対する磁気的結合は、最小の透磁性を示す。 Conversely, if both slits 11a, 12a are open without being blocked at all by the magnetic portion 11b, 12b completely overlap each other, the presence of the magnetic body in the magnetic circuit of the sensor coil L1 is minimum (air area of ​​the gap is up), and the magnetic coupling to the sensor coil L1 indicates the minimum permeability. この点について、詳しくは図3を参照して後述する。 In this regard, the details will be described later with reference to FIG.
【0022】 [0022]
センサ用コイルL1とは反対側において、第2の磁気応答部材12の背後に設けられた補助的磁気応答部材Mは、たとえば銅のような非磁性・良導電性(反磁性)の材質からなるプレートである。 In opposite to the sensor coil L1, an auxiliary magnetic response member M provided behind the second magnetism-responsive member 12 is made of a material such as a non-magnetic, highly conductive (diamagnetic) such as copper a plate. この非磁性・良導電性の補助的磁気応答部材Mの存在によって、第1及び第2の磁気応答部材11,12のスリット孔11a,12aの重なりによって形成されるエアギャップの部分において、非磁性・良導電体(つまり反磁性体)が配置される格好になり、渦電流損によってその部分での透磁性をさらに低下させる。 The presence of this non-magnetic, highly conductive auxiliary magnetic response member M, a slit hole 11a of the first and second magnetic response members 11 and 12, in the portion of the air gap formed by the overlap of 12a, nonmagnetic · Yoshirubedentai (i.e. diamagnetic) becomes dressed is disposed, further reducing the permeability of that part by the eddy current loss. よって、透磁性が低下する部分で渦電流損による更なる透磁性の低下をもたらすことにより、ハイブリッド効果によって、検出対象範囲における誘導電圧の変化レンジを拡大することができ、検出分解能を良好にすることができる。 Thus, by providing a reduction of a further magnetically permeable due to eddy current loss in a portion where the permeable lowered, by a hybrid effect, it is possible to enlarge the change range of the induced voltage in the detection target area, to improve the detection resolution be able to. このようなプレート状の補助的磁気応答部材Mを設ける代わりに、各磁気応答部材11,12のスリット部11a,12aを単純なエアギャップとせずに、その部分に非磁性・良導電体を配置するようにしてもよい。 Instead of providing such a plate-like auxiliary magnetic response member M, the slit part 11a of the magnetic response members 11 and 12, without 12a a simple air gap, arranged a non-magnetic-electrically good conductor to that part it may be. 勿論、上記のようなハイブリッド効果を要求しない場合は、補助的磁気応答部材Mは省略してよい。 Of course, if you do not require hybrid effects as described above, auxiliary magnetic response member M may be omitted.
【0023】 [0023]
入力軸2及び出力軸3はそれぞれ他の機械系(図示せず)に連結されており、入力軸2の回転に連動して出力軸3が回転し、そのトルクの大きさに応じてトーションバー1を介して入力軸2と出力軸3の間にねじれが生じる。 Each input shaft 2 and output shaft 3 is connected to the other mechanical system (not shown), in conjunction with the rotation of the input shaft 2 rotates the output shaft 3, a torsion bar in accordance with the magnitude of the torque twist between the input shaft 2 and the output shaft 3 occurs through a 1. このねじれによって、入力軸2と出力軸3との間に回転誤差(回転ずれ)が生じる。 This twisting, rotation error (rotation displacement) occurs between the input shaft 2 and the output shaft 3. 例えば、自動車のパワーステアリングに適用する場合、入力軸2はステアリングホイールに連結され、出力軸3はステアリングギア機構に連結される。 For example, when applied to a power steering of a motor vehicle, the input shaft 2 is connected to the steering wheel, the output shaft 3 is connected to the steering gear mechanism.
【0024】 [0024]
センサ用コイルL1は、交流発生源30から発生される所定の1相の交流信号(仮にsinωtで示す)によって定電圧又は定電流で励磁される。 Coil L1 sensor is powered by a constant voltage or constant current by a predetermined single-phase alternating current signal generated from the AC source 30 (if indicated by sin .omega.t). コイルL1から発生した磁界は、図2(A)で破線で示すように、第1および第2の磁気応答部材11,12を通る磁気回路Φを形成する。 Magnetic field generated from the coil L1, as indicated by a broken line in FIG. 2 (A), a magnetic circuit Φ passing through the first and second magnetic response members 11 and 12. 図では、第2の磁気応答部材12の磁性体部分12bの存在により、磁気回路Φは補助的磁気応答部材Mまで達しないように描かれているが、この部分がスリット11a,12aの重なりによる開放部分であれば、Φ'で示すように磁気回路は補助的磁気応答部材Mまで達することはいうまでもない。 In the figure, the presence of the magnetic material portion 12b of the second magnetism-responsive member 12, although the magnetic circuits Φ is depicted as not to reach an auxiliary magnetic response member M, the portion due to the overlapping of the slits 11a, 12a if the open part, the magnetic circuit as indicated by [Phi 'is naturally reach auxiliary magnetic response member M. 温度補償用コイルL2はセンサ用コイルL1に近接配置されているが、センサ用コイルL1の磁気回路Φにおける相対的回転位置に応じた磁束変動の影響を受けないようになっている。 The temperature compensating coil L2 is disposed near the sensor coil L1, so as not affected by the magnetic flux change according to the relative rotational positions of the magnetic circuit Φ of the sensor coil L1.
【0025】 [0025]
図2(B)に示すように、交流発生源30に対して温度補償用コイルL2はセンサ用コイルL1に直列接続されており、その接続点からセンサ用コイルL1の出力電圧Vxが取り出される。 As shown in FIG. 2 (B), the temperature compensating coil L2 to the AC source 30 is connected in series to the sensor coil L1, the output voltage Vx of the sensor coil L1 is taken out from the connection point. この温度補償用コイルL2は、第1および第2の磁気応答部材11,12の相対的位置には応答せず、一定のインピーダンス(インダクタンス)を示すものであるが、できるだけセンサ用コイルL1と同等の温度ドリフト特性を示すように、センサ用コイルL1とできるだけ同一条件のコイル素子であることが好ましく、また、できるだけ同一環境下に配置されることが好ましい。 The temperature compensation coil L2, the relative positions of the first and second magnetic response members 11 and 12 do not respond, while indicating certain impedance (inductance), equivalent to as much as possible the sensor coil L1 as shown the temperature drift characteristics, it is preferably a coil element as possible the same conditions as the sensor coil L1, also are preferably as much as possible placed under the same environment. そこで、上述したように本実施例においては、同一の断面I字型(若しくはH字型)のリング状の磁性体ボビン内に、センサ用コイルL1と温度補償用コイルL2とを収納している(図1(A)参照)。 Therefore, in the present embodiment as described above, the same cross-sectional I-shape (or H-shaped) ring-shaped magnetic body bobbin accommodates the sensor coil L1 and the temperature compensating coil L2 (see FIG. 1 (A)). センサ用コイルL1と温度補償用コイルL2の分圧比により、センサ用コイルL1の出力電圧Vxが取り出されるので、両コイルL1,L2の温度ドリフト特性が相殺され、センサ用コイルL1の出力電圧Vxは正確に温度補償されたものとなる。 The partial pressure ratio of the sensor coil L1 and the temperature compensating coil L2, the output voltage Vx of the sensor coil L1 is taken out, the temperature drift characteristics of the coils L1, L2 are offset, the output voltage Vx of the sensor coil L1 exactly the ones temperature compensated.
【0026】 [0026]
図3は、第1及び第2の軸2,3間の相対的回転位置の変化に応じた、第1及び第2の磁気応答部材11,12の間におけるスリット孔11a,12a及び磁性体部分11b,12bとの重なり具合(対応関係)の変化を示す図である。 3, corresponding to a change in the relative rotational position between the first and second shaft 2, a slit hole 11a between the first and second magnetic response members 11, 12, 12a and the magnetic portion 11b, is a graph showing changes in degree (correspondence) overlap with 12b. 図3(c)は、相対的回転位置0(つまり、ねじれ量0)のときのスリット孔11a,12a及び磁性体部分11b,12bの対応関係を示す。 Figure 3 (c) shows the relative rotational position 0 (ie, amount of twist 0) slits 11a when the, 12a and the magnetic portion 11b, and correspondence between 12b. この状態では、第1の磁気応答部材11のスリット孔11aは第2の磁気応答部材12の磁性体部分12bと半分だけ重なりあった状態となり(すなわち、第1の磁気応答部材11のスリット11aと第2の磁気応答部材12のスリット12aとが1/4ピッチずれている)、該磁気応答部材11,12を通るコイルL1の磁気回路Φの磁気結合度合いは中間値をとる。 In this state, a slit hole 11a of the first magnetism-responsive member 11 and the slit 11a of the second magnetic response and the magnetic portion 12b of the member 12 in a state in which overlap by half (i.e., the first magnetism-responsive member 11 a slit 12a of the second magnetism-responsive member 12 is shifted 1/4 pitch), the magnetic coupling degree of the magnetic circuit Φ of the coil L1 through the magnetic response members 11 and 12 takes an intermediate value.
【0027】 [0027]
図3(b)は、(c)の中間状態から第1の磁気応答部材11が第2の磁気応答部材12に対して相対的に矢印CCW方向(つまり、反時計回り方向)に1/4ピッチだけ回転した状態を示す。 3 (b) is 1/4 to the intermediate state the first magnetic response member 11 is relatively arrow CCW direction with respect to the second magnetism-responsive member 12 (that is, the counterclockwise direction) of the (c) shows a state in which rotation by a pitch. この状態では、第1の磁気応答部材11のスリット孔11aは第2の磁気応答部材12の磁性体部分12bによって完全にふさがれた状態となり、該磁気応答部材11,12を通るコイルL1の磁気回路Φの磁気結合度合いは最大値をとる。 In this state, a slit hole 11a of the first magnetism-responsive member 11 becomes a state of being completely closed by the magnetic portion 12b of the second magnetism-responsive member 12, the magnetic coil L1 through the magnetic response members 11 and 12 magnetic coupling degree of the circuit Φ takes a maximum value.
【0028】 [0028]
図3(a)は、(c)の中間状態から第1の磁気応答部材11が第2の磁気応答部材12に対して相対的に矢印CW方向(つまり、時計回り方向)に1/4ピッチだけ回転した状態を示す。 3 (a) is 1/4 pitch from the intermediate state to the first magnetism-responsive member 11 is relatively arrow CW direction with respect to the second magnetism-responsive member 12 (that is, the clockwise direction) of the (c) It shows a state in which rotation only. この状態では、磁気応答部材11のスリット孔11aと第2の磁気応答部材12の磁性体部分12bとが少しも重なりあうことのない状態となり、スリット孔11a,12a同士が完全に重なって開放され、該磁気応答部材11,12を通るコイルL1の磁気回路Φの磁気結合度合いは最小値をとる。 In this state, a state not to the magnetic portion 12b of the slit hole 11a and the second magnetic response members 12 of the magnetic response members 11 overlap any, slits 11a, 12a to each other is opened completely overlap the magnetic coupling degree of the magnetic circuit Φ of the coil L1 through the magnetic response members 11 and 12 takes the minimum value.
【0029】 [0029]
このように、入力軸2及び出力軸3の相対的回転位置に応じて第1及び第2の磁気応答部材11,12のスリットパターン11a,12aの重なり具合が変化することでコイルL1の磁気回路Φにおける磁気結合の度合いが変化し、該コイルL1の自己インダクタンスが変化し、その電気的インピーダンスが変化する。 Thus, the magnetic circuit of the coil L1 by the slit pattern 11a of the first and second magnetic response members 11 and 12, the degree of overlap 12a varies depending on the relative rotational position of the input shaft 2 and output shaft 3 the degree of magnetic coupling changes in [Phi, the self-inductance of the coil L1 is changed, its electrical impedance changes. よって、このインピーダンスに応じてセンサ用コイルL1に生じる電圧(端子間電圧)は、検出対象たる相対的回転位置に対応するものとなる。 Therefore, the voltage generated in the sensor coil L1 in accordance with the impedance (inter-terminal voltage) will correspond to the serving detected relative rotational positions.
【0030】 [0030]
図4(A)は、検出対象たる相対的回転位置(横軸x)に対応してセンサ用コイルL1に生じる電圧(たて軸)を例示するグラフである。 FIG. 4 (A) is a graph illustrating detected serving relative rotational position (horizontal axis x) in response to the voltage generated in the sensor coil L1 (the vertical axis). 横軸xに記したa,c,bは図3の(a),(c),(b)に示す各位置に対応しており、上述のように、図3(a)に対応する位置aでは、インピーダンス最小のため、コイルL1に生じる電圧は最小レベル(最小振幅係数)である。 a that describes the horizontal axis x, c, b is in FIGS. 3 (a), (c), correspond to the respective positions shown in (b), as described above, the position corresponding to FIGS. 3 (a) in a, for impedance minimum, the voltage generated in the coil L1 is the minimum level (minimum amplitude coefficient). また、図3(b)に対応する位置bでは、インピーダンス最大のため、コイルL1に生じる電圧は最大レベル(最大振幅係数)である。 Further, in the position b corresponding to FIG. 3 (b), the order of impedance maximum, the voltage generated in the coil L1 is the maximum level (maximum amplitude coefficient).
【0031】 [0031]
センサ用コイルL1に生じる電圧は、第1及び第2の磁気応答部材11,12の相対的位置がaからbまで動く間で、最小値から最大値まで漸増変化する。 Voltage generated in the sensor coil L1 is between the relative positions of the first and second magnetic response members 11 and 12 moves from a to b, gradually increases varies from a minimum value to a maximum value. この位置aにおいて最小値をとるコイルL1の出力電圧VxがPa sinωtであるとすると(Paは最小インピーダンス)、これを第1の基準電圧Vaとして設定する。 When the output voltage Vx of the coil L1 to a minimum value at the position a is assumed to be Pa sin .omega.t (Pa minimum impedance), and sets this as the first reference voltage Va. すなわち、 That is,
Va=Pa sinωt Va = Pa sinωt
である。 It is. また、位置bにおいて最大値をとるコイルL1の出力電圧VxがPb sinωtであるとすると(Pbは最大インピーダンス)、これを第2の基準電圧Vbとして設定する。 When the output voltage Vx of the coil L1 having the maximum value at the position b is assumed to be Pb sin .omega.t (Pb maximum impedance), and sets this as the second reference voltage Vb. すなわち、 That is,
Vb=Pb sinωt Vb = Pb sinωt
である。 It is.
【0032】 [0032]
図2(B)に示すように、各基準電圧Va,Vbを発生するための回路として、2つのコイルLa1,La2を直列接続した回路と、2つのコイルLb1,Lb2を直列接続した回路とが設けられており、これらも交流発生源30からの交流信号によって駆動される。 As shown in FIG. 2 (B), the reference voltages Va, as a circuit for generating Vb, the circuit two coils La1, La2 connected in series, the two coils Lb1, Lb2 and a circuit connected in series It provided, which are also driven by the AC signal from the AC source 30. 基準電圧VaはコイルLa1,La2の接続点から取り出され、基準電圧VbはコイルLb1,Lb2の接続点から取り出される。 Reference voltage Va is taken from a connection point of the coils La1, La2, the reference voltage Vb is extracted from the connection point of the coil Lb1, Lb2. コイルLa1,La2,コイルL1,L2の各対は、所望の基準電圧Va,Vbが得られるように、そのインピーダンス(インダクタンス)が適切に調整される。 Coils La1, La2, each pair of coils L1, L2, the desired reference voltages Va, so that Vb is obtained, its impedance (inductance) is appropriately adjusted. コイルLa1,La2の分圧比により基準電圧Vaが取り出されるので、コイルLa1,La2の温度ドリフト特性が相殺され、基準電圧Vaは正確に温度補償されたものとなる。 Since the reference voltage Va is taken out by the partial pressure ratio of the coil La1, La2, the temperature drift characteristics of the coil La1, La2 are offset, the reference voltage Va is to have been correctly temperature compensated. 同様に、コイルLb1,Lb2の分圧比により基準電圧Vbが取り出されるので、コイルLb1,Lb2の温度ドリフト特性が相殺され、基準電圧Vbは正確に温度補償されたものとなる。 Similarly, since the reference voltage Vb is taken out by the partial pressure ratio of the coil Lb1, Lb2, temperature drift characteristics of the coil Lb1, Lb2 is canceled, the reference voltage Vb becomes what is accurately temperature compensated.
【0033】 [0033]
演算回路31Aは、センサ用コイルL1の出力電圧Vxから第1の基準電圧Vaを減算するもので、前記式(1)のように、コイル出力電圧Vxの振幅係数を関数A(x)で示すと、 Arithmetic circuit 31A from the output voltage Vx of the sensor coil L1 intended to subtract the first reference voltages Va, as shown in the equation (1) shows the amplitude coefficient of the coil output voltage Vx in function A (x) When,
Vx−Va=A(x) sinωt−Pa sinωt Vx-Va = A (x) sinωt-Pa sinωt
={A(x) −Pa }sinωt = {A (x) -Pa} sinωt
なる演算を行う。 Consisting of performing an operation. 第1の基準電圧Vaによって設定した検出対象区間の始まりの位置aでは、A(x)=Paであることから、この演算結果の振幅係数「A(x)−Pa 」は「0」となる。 In position a the beginning of the detection target section set by the first reference voltages Va, because it is A (x) = Pa, the amplitude coefficients of the calculation result "A (x) -Pa" is "0" . 一方、該検出対象区間の終わりの位置bでは、A(x)=Pbであることから、この演算結果の振幅係数「A(x) −Pa 」は「Pb−Pa 」となる。 On the other hand, in the position b at the end of the detection objective section, because it is A (x) = Pb, the amplitude coefficients of the calculation result "A (x) -Pa" is "Pb-Pa". よって、この演算結果の振幅係数「A(x) −Pa 」は、該検出対象区間の範囲内において、「0」から「Pb −Pa 」まで漸増する関数特性を示す。 Therefore, the amplitude coefficients of the calculation result "A (x) -Pa" is within the scope of the detection objective section, showing a function characteristic gradually increasing from "0" to "Pb -Pa". ここで、「Pb −Pa 」は最大値であるから、これを等価的に「1」と考えると、前記式に従う交流信号の振幅係数「A(x) −Pa 」は、検出対象区間の範囲内において、図4(B)に示すように、「0」から「1」まで変化することになり、この振幅係数の関数特性は、図4(C)に示すようなサイン関数sinθの第1象限(つまり、0度から90度の範囲)の特性になぞらえることができる。 Here, since "Pb -Pa" is the maximum value, given this equivalently as "1", the amplitude coefficient "A (x) -Pa" alternating signals according the equation, the range of the detection target interval in the inner, as shown in FIG. 4 (B), will be changed from "0" to "1", the function characteristic of the amplitude coefficient, a first sine function sinθ as shown in FIG. 4 (C) quadrant (i.e., the range from 0 to 90 degrees) can be likened to the characteristics of the. よって、前記式に従う交流信号の振幅係数「A(x) −Pa 」は、等価的にsinθ(ただし、大体、0°≦θ≦90°)を用いて表わせる。 Accordingly, the amplitude coefficient of the AC signal according to the formula "A (x) -Pa" equivalently sin [theta (where approximately, 0 ° ≦ θ ≦ 90 °) with expressed. なお、図3(B)、(C)では、位置xに対するサイン関数特性の振幅係数のカーブsinθのみを示しているが、実際の演算回路31Aの出力はこの振幅係数sinθに対応する振幅レベルを持つ交流信号sinθsinωtである。 Incidentally, FIG. 3 (B), the amplitude level shows only curve sinθ the amplitude coefficient, the output of the actual operation circuit 31A is for this amplitude coefficient sinθ the sine function characteristic for (C) in the position x it is an AC signal sinθsinωt with.
【0034】 [0034]
演算回路31Bは、検出用コイルL1の出力電圧Vxと第2の基準電圧Vbとの差を求めるもので、前記式(2)のように、 Arithmetic circuit 31B is intended to determine the difference between the output voltage Vx with the second reference voltage Vb of the detecting coil L1, as shown in the equation (2),
Vb−Vx=Pb sinωt−A(x) sinωt Vb-Vx = Pb sinωt-A (x) sinωt
={Pb −A(x) }sinωt = {Pb -A (x)} sinωt
なる演算を行う。 Consisting of performing an operation. 検出対象区間の始まりの位置aでは、A(x)=Paであることから、この演算結果の振幅係数「Pb −A(x) 」は「Pb −Pa 」となる。 In position a the beginning of the detection target interval, since it is A (x) = Pa, the amplitude coefficients of the calculation result "Pb -A (x)" is "Pb -Pa". 一方、第2の基準電圧Vbによって設定した該区間の終わりの位置bでは、A(x)=Pbであることから、この演算結果の振幅係数「Pb −A(x) 」は「0」となる。 On the other hand, in the position b at the end between said section which set the second reference voltage Vb, since it is A (x) = Pb, the amplitude coefficients of the calculation result "Pb -A (x)" is "0" Become. よって、この演算結果の振幅係数「Pb −A(x) 」は、該検出対象区間の範囲内において、「Pb −Pa 」から「0」まで漸減する関数特性を示す。 Therefore, the amplitude coefficients of the calculation result "Pb -A (x)", in the range of the detection target section, showing a function characteristic gradually decreases from "Pb -Pa" to "0". 前記と同様に、「Pb −Pa 」を等価的に「1」と考えると、前記式に従う交流信号の振幅係数「Pb −A(x) 」は、検出対象区間の範囲内において、図4(B)に示すように、「1」から「0」まで変化することになり、この振幅係数の関数特性は、図4(C)に示すようなコサイン関数の第1象限(つまり0度から90度の範囲)の特性になぞらえることができる。 Like the above, considering that "Pb -Pa" the equivalently "1", the amplitude coefficients of the AC signal in accordance with the formula "Pb -A (x)", in the range of the detection target section 4 ( as shown in B), will be changed from "1" to "0", the function characteristic of the amplitude coefficient from the first quadrant (i.e. 0 degrees cosine function as shown in FIG. 4 (C) 90 It may be likened to the characteristics of the time range). よって、前記式に従う交流信号の振幅係数「Pb −A(x) 」は、等価的にcosθ(ただし、大体、0°≦θ≦90°)を用いて表わせる。 Accordingly, the amplitude coefficient "Pb -A (x)" of the AC signal according to equation equivalently cos [theta] (where approximately, 0 ° ≦ θ ≦ 90 °) with expressed. この場合も、図4(B)、(C)では、位置xに対するコサイン関数特性の振幅係数のカーブcosθのみを示しているが、実際の演算回路31Bの出力はこの振幅係数cosθに対応する振幅レベルを持つ交流信号cosθsinωtである。 Amplitude Again, FIG. 4 (B), the in (C), shows only curve cosθ amplitude coefficient of the cosine function characteristic for the position x, the output of the actual operation circuit 31B is corresponding to the amplitude coefficient cosθ an AC signal cosθsinωt having a level. なお、演算回路31Bでの減算は「Vx−Vb」であってもよい。 Note that subtraction of the arithmetic circuit 31B may be "Vx-Vb".
【0035】 [0035]
こうして、検出対象位置xに応じてサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す2つの交流出力信号sinθsinωtとcosθsinωtを生成することができる。 Thus, it is possible to produce two AC output signals sinθsinωt and cosθsinωt indicating respectively the amplitude according to the sine and cosine function characteristics in accordance with the detected position x. これは一般にレゾルバといわれる位置検出器の出力信号の形態と同様のものであり、有効に活用することができる。 This is generally similar to the form of the output signal of the position detector called a resolver, it can be effectively utilized. 例えば、演算回路31A,31Bで生成されたレゾルバタイプの2つの交流出力信号を位相検出回路(若しくは振幅位相変換手段)32に入力し、該2つの交流出力信号における振幅値の相関関係から該振幅値を規定する前記サイン及びコサイン関数sinθ及びcosθの位相値θを計測することで、検出対象位置をアブソリュートで検出することができる。 For example, the arithmetic circuit 31A, and enter the two AC output signals of the resolver type generated by 31B in the phase detection circuit (or amplitude phase converting means) 32, the amplitude from the correlation between the amplitude values ​​in the two AC output signals by measuring the phase value θ of the sine and cosine functions sinθ and cosθ specifies values, it is possible to detect the detection target position in absolute. この位相検出回路32としては、例えば本出願人の出願に係る特開平9−126809号公報に示された技術を用いて構成するとよい。 As the phase detection circuit 32, for example, it may be configured by using the technique shown in JP-A-9-126809 Patent Publication No. filed by the present applicant. 例えば、第1の交流出力信号sinθsinωtを電気的に90度シフトすることで、交流信号sinθcosωtを生成し、これと第2の交流出力信号cosθsinωtを加減算合成することで、sin(ωt+θ)およびsin(ωt−θ)なる、θに応じて進相および遅相方向に位相シフトされた2つの交流信号(位相成分θを交流位相ずれに変換した信号)を生成し、その位相θを測定することで、位置検出データを得ることができる。 For example, by shifting 90 electrical degrees of the first AC output signal Sinshitaesuaienuomegati, it generates an AC signal Sinshitashioesuomegati, this and by the addition or subtraction synthesis second AC output signal cosθsinωt, sin (ωt + θ) and sin ( .omega.t-theta) comprising, generating a leading and lagging directions in phase shifted the two AC signals (signals obtained by converting the phase component theta in alternating phase shift) in accordance with the theta, by measuring the phase theta , it is possible to obtain the position detection data. 位相検出回路32は、専用回路(例えば集積回路装置)で構成してもよいし、プログラム可能なプロセッサまたはコンピュータを使用して所定のソフトウェアを実行することにより位相検出処理を行うようにしてもよい。 Phase detecting circuit 32 may be constituted by a dedicated circuit (e.g., an integrated circuit device), it may be performed a phase detection process by executing a predetermined software using a programmable processor or computer . あるいは、公知のレゾルバ出力を処理するために使用されるR−Dコンバータを、この位相検出回路32として使用するようにしてもよい。 Alternatively, the R-D converter used to process the known resolver output may be used as the phase detection circuit 32. また、位相検出回路32における位相成分θの検出処理は、ディジタル処理に限らず、積分回路等を使用したアナログ処理で行ってもよい。 The detection process of the phase component θ of the phase detection circuit 32 is not limited to the digital processing may be performed by analog processing using an integrating circuit. また、ディジタル位相検出処理によって回転位置θを示すディジタル検出データを生成した後、これをアナログ変換して回転位置θを示すアナログ検出データを得るようにしてもよい。 Further, after generating the digital detection data indicative of the rotational position θ by the digital phase detection process, which may be obtained analog detection data indicative of the rotational position θ to analog conversion. 勿論、位相検出回路32を設けずに、演算回路31A,31Bの出力信号sinθsinωt及びcosθsinωtをそのまま出力するようにしてもよい。 Of course, without providing the phase detection circuit 32, the arithmetic circuit 31A, it may be the output signal sinθsinωt and cosθsinωt of 31B to be output as it is.
【0036】 [0036]
なお、図4(B)に示すように、サイン及びコサイン関数特性の交流出力信号sinθsinωt及びcosθsinωtにおける振幅特性は、位相角θと検出対象位置xとの対応関係が線形性を持つものとすると、図4(C)に示すような真のサイン及びコサイン関数特性を示していない。 Incidentally, as shown in FIG. 4 (B), the amplitude characteristics in the sine and AC output signals sinθsinωt and cosθsinωt for the cosine function characteristic, when the correspondence relationship between the phase angle θ and the detected object position x is assumed to have a linearity, It is not shown true sine and cosine function characteristic as shown in FIG. 4 (C). しかし、位相検出回路32では、見かけ上、この交流出力信号sinθsinωt及びcosθsinωtをそれぞれサイン及びコサイン関数の振幅特性を持つものとして位相検出処理する。 However, the phase detection circuit 32, apparently, to the phase detection process of the AC output signal sinθsinωt and cosθsinωt as each having amplitude characteristics of sine and cosine functions. その結果、検出した位相角θは、検出対象位置xに対して、線形性を示さないことになる。 As a result, the phase angle θ detected, the detection target position x, will not exhibit linearity. しかし、位置検出にあたっては、そのように、検出出力データ(検出した位相角θ)と実際の検出対象位置との非直線性はあまり重要な問題とはならない。 However, when the position detection, so, non-linearity of the actual detection target position and the detected output data (phase angle detected theta) is not a very important issue. つまり、所定の反復再現性をもって位置検出を行なうことができればよいのである。 That is, the limited provided that it can perform position detection with a predetermined repetitive reproducibility. また、必要とあらば、位相検出回路32の出力データを適宜のデータ変換テーブルを用いてデータ変換することにより、検出出力データと実際の検出対象位置との間に正確な線形性を持たせることが容易に行なえる。 Further, if necessary, by the data conversion using an appropriate data conversion table the output data of the phase detection circuit 32, be provided with a precise linearity between the actual detection target position and the detected output data It can be easily performed. よって、本発明でいうサイン及びコサイン関数の振幅特性とは、真のサイン及びコサイン関数特性を示していなければならないものではなく、図4(B)に示されるように、実際は三角波形状のようなものであってよいものであり、要するに、そのような傾向を示していればよい。 Therefore, the amplitude characteristics of sine and cosine functions in the present invention, not intended to must indicate true sine and cosine function characteristics, as shown in FIG. 4 (B), in fact, such as the triangular waveform is intended may be of, short, it may only show such tendency. つまり、サイン等の三角関数に類似した関数であればよい。 That may be a function similar to trigonometric functions sine like. なお、図4(B)の例では、観点を変えて、その横軸の目盛をθと見立ててその目盛が所要の非線形目盛からなっているとすれば、横軸の目盛をxと見立てた場合には見かけ上三角波形状に見えるものであっても、θに関してはサイン関数又はコサイン関数ということができる。 In the example of FIG. 4 (B), by changing the standpoint, if the scale resemble the scales of the horizontal axis and θ is made from the required non-linear scale, the scale of the horizontal axis is regarded as x even what appears to be apparently triangular wave shape in the case, it can be said that sine or cosine function with respect to theta.
【0037】 [0037]
ここで、更なる温度ドリフト特性の補償について説明する。 It will now be described compensation of further temperature drift characteristics. 前述した通りセンサ用コイルL1の出力電圧Vxと基準電圧Va,Vbはそれぞれ温度ドリフト補償されているものであるが、演算回路31A,31Bにおける差演算によって、同一方向のレベル変動誤差がもしあったとしてもこれも相殺されることになり、温度ドリフト特性がより一層確実に補償されることになる。 The output voltage Vx and the reference voltage Va of the street sensor coil L1 as described above, Vb but are those which are respectively the temperature drift compensation, the arithmetic circuit 31A, the difference calculation in 31B, the level variation error in the same direction was if it also would be canceled as will the temperature drift characteristics can be more reliably compensated.
【0038】 [0038]
基準電圧発生用の各コイルLa1,La2,Lb1,Lb2は、センサ用コイルL1と同等の特性のコイルを使用し、かつ、これらのコイルLa1,La2,Lb1,Lb2とセンサ用コイルL1と同様の温度環境に置く(つまりセンサ用コイルL1の比較的近くに配置する)のがよいが、これに限らず、別の配置でもよい。 Each coil of the reference voltage generating La1, La2, Lb1, Lb2 uses coils of the coil L1 and the same characteristic for the sensor, and, of these coils La1, La2, Lb1, similar to the Lb2 and the sensor coil L1 placed in a temperature environment (i.e. arranged relatively close to the sensor coil L1) of but good, not limited thereto, and may be another arrangement. 何故ならば、図2(B)のような各対のコイルの直列接続とその接続点からの電圧取り出しによって、温度ドリフト補償が達成されているからである。 Because the voltage extraction of a series connection and a connection point of each pair of coils, such as FIG. 2 (B), because the temperature drift compensation is achieved. よって、基準電圧発生用の各コイルLa1,La2,Lb1,Lb2は、演算回路31A,31Bの回路基板側に設けてもよい。 Thus, each coil of the reference voltage generating La1, La2, Lb1, Lb2, the arithmetic circuit 31A, may be provided on the circuit board side of 31B.
【0039】 [0039]
前述のように、センサ用コイルL1に直列接続される温度補償用コイルL2は、該センサ用コイルL1の近傍に配置され、なるべく同一環境下に置かれるのがよいが、この温度補償用コイルL2も演算回路31A,31Bの回路基板側に設けてもよい。 As described above, the temperature compensating coil L2 which are connected in series to the sensor coil L1 is disposed in the vicinity of the sensor coil L1, but it is preferable is possible under the same environment, the temperature compensation coil L2 also calculating circuit 31A, it may be provided on the circuit board side of 31B. 勿論、温度補償用コイルL2及び基準電圧発生用の各コイルLa1,La2,Lb1,Lb2は、第1及び第2の磁気応答部材11,12のスリットパターンの変化によるインピーダンス変化の影響を受けないように配置される。 Of course, each coil for temperature compensation coil L2 and a reference voltage generating La1, La2, Lb1, Lb2, like not affected by the impedance change due to the change of the slit patterns of the first and second magnetic response members 11 and 12 It is placed in. 所定の基準電圧Va,Vbを定電圧で発生し得るようにするために、鉄のような磁性体又は銅のような導電体若しくはそれらのハイブリッド構造からなる適宜のマスキング部材をこれらの基準電圧発生用コイルLa1,La2,Lb1,Lb2に施して、そのインダクタンスすなわちインピーダンスを設定するようにするとよい。 Predetermined reference voltages Va, in order that the Vb may occur at a constant voltage, an appropriate masking member made of a magnetic material or a conductive material or their hybrid structure, such as copper, such as iron of the reference voltage generating subjected to use coils La1, La2, Lb1, Lb2, may be to set the inductance i.e. impedance. 同様の手法で、温度補償用コイルL2のインダクタンスすなわちインピーダンスを設定・調整することができる。 In a similar manner, it is possible to set and adjust the inductance i.e. impedance of the temperature compensating coil L2.
【0040】 [0040]
図5は、基準電圧発生用コイルLa1,La2,Lb1,Lb2のインダクタンスすなわちインピーダンスの設定法の一例を示す。 Figure 5 shows an example of a reference voltage generating coil La1, La2, Lb1, the inductance i.e. impedance Lb2 setting method. 1対のコイルLa1,La2に対して磁性体コアMaが可変的に挿入され、その配置を調整することで、2つのコイルLa1,La2のそれぞれに対する磁性体コアMaの侵入量が差動的に調整され、基準電圧Vaのレベルを可変調整することができる。 A pair of coils La1, La2 magnetic core Ma is inserted variably respect, by adjusting the arrangement, the two coils La1, the amount of intrusion magnetic core Ma for each difference of La2 dynamically is adjusted, the level of the reference voltage Va can be variably adjusted. 同様に、1対のコイルLb1,Lb2に対して磁性体コアMbが可変的に挿入され、その配置を調整することで、2つのコイルLb1,Lb2のそれぞれに対する磁性体コアMbの侵入量が差動的に調整され、基準電圧Vbのレベルを可変調整することができる。 Similarly, a pair of coils Lb1, magnetic core Mb respect Lb2 is inserted variably, by adjusting the arrangement, the two coils Lb1, the amount of intrusion magnetic core Mb for each Lb2 difference dynamically adjusted, the level of the reference voltage Vb can be variably adjusted.
【0041】 [0041]
基準電圧発生用回路は、コイルに限らず、抵抗その他の適当な定電圧発生回路を使用してもよい。 Reference voltage generating circuit is not limited to the coil may be a resistor or other suitable constant voltage generating circuit. また、図1の例では、センサ用コイルL1の軸線は回転軸2,3の軸線と同じ方向(スラスト方向)であるが、これに限らず、センサ用コイルL1の軸線の方向が回転軸2,3のラジアル方向になるような配置であってもよい。 Further, in the example of FIG. 1, the axis of the sensor coil L1 is the same direction as the axis of the rotary shaft 2 (thrust direction) is not limited to this, the direction of the axis rotation shaft 2 of the sensor coil L1 may be arranged such that the radial direction of the three.
【0042】 [0042]
なお、磁気応答部材11,12として、磁性体の代わりに、銅のような非磁性良導電体を使用してもよい。 Incidentally, the magnetic response members 11 and 12, instead of the magnetic body may be used non-magnetic electrically good conductor such as copper. その場合は、磁気応答部材11,12の導電体部分11b,12bの存在によって渦電流損によってコイルのインダクタンスが減少し、第1及び第2の磁気応答部材11,12の導電体部分11b,12bが他方のスリット孔11a,12aを閉じる面積が増すほど、コイルに誘導される電圧のレベルが小さくなる。 In that case, electrical conductor portion 11b of the magnetic response members 11 and 12, the inductance of the coil is reduced by eddy current loss by the presence of 12b, the first and electrical conductor portion 11b of the second magnetic response members 11, 12b There the greater the area of ​​closing the other slit holes 11a, 12a, the level of the voltage induced in the coil is reduced. この場合も、上記と同様に位置検出動作することが可能である。 In this case, it is possible to position detecting operation in the same manner as described above. また、第1及び第2の磁気応答部材11,12におけるスリット部11a,12aのピッチP(1円周当りのスリット孔の数)は図示のものに限らず、設計事項として適宜に設定してよい。 The slit portion 11a in the first and second magnetic response members 11 and 12, (the number of first circumferential per slit) pitch P of 12a is not limited to the illustrated set appropriately as design matter good. また、第1及び第2の磁気応答部材11,12におけるスリットパターンの形状は上述したような略矩形状の繰り返しパターンからなるものに限らない。 The shape of the slit pattern in the first and second magnetic response members 11 and 12 is not limited to a substantially rectangular repeating pattern as described above. 例えば、三角形状に漸減又は漸増する形状のスリット形状からなっていてもよいし、その他適宜の形状であってよい。 For example, it may consist of a slit shape having a shape gradually decreasing or gradually increasing triangular, may be other suitable shape.
【0043】 [0043]
別の変更例として、磁気応答部材11,12として永久磁石を含み、コイル部10のコイルには鉄心コアを含むようにしてもよい。 As another modification, includes a permanent magnet as the magnetic response members 11 and 12, the coil of the coil portion 10 may include a iron core. 永久磁石が、コイルに接近するとその近接箇所に対応する鉄心コアが部分的に磁気飽和ないし過飽和状態となり、該コイルの端子間電圧が低下する。 Permanent magnet, when approaching the coil iron core corresponding to the proximity portion partially becomes magnetically saturated or supersaturated, the voltage between the terminals of the coil is reduced. これにより、磁気応答部材11,12の相対的変位に応じたコイルの端子間電圧の漸減(又は漸増)変化を引き起こさせることができる。 Thus, it is possible to cause the gradual decrease (or incremental) change in the terminal voltage of the coil in accordance with the relative displacement of the magnetic response members 11 and 12.
【0044】 [0044]
次に、オルダム機構を用いた本発明に係る相対的回転位置検出装置の一実施例について図6,図7を参照して説明する。 Next, an example of the relative rotational position detecting device according to the present invention using the Oldham mechanism 6 will be described with reference to FIG.
図6は該検出装置の構造を示すための分解斜視図であり、図7は該検出装置の軸方向断面略図である。 Figure 6 is an exploded perspective view for showing the structure of a detection device, FIG. 7 is an axial cross-sectional schematic view of the detection device. 図7では、半分の断面を示したが残りの半分は対称に現れる。 In Figure 7, it showed half of the cross-section the other half appear symmetrically. 図1の例のように磁気応答部材11,12を各軸2,3に直接配置する構造では、入力軸2と出力軸3との間で偏心、偏角及び軸方向移動が生じた場合、そのような偏心、偏角及び軸方向移動に伴って磁気応答部材11,12の相互位置関係にゆがみが生じ、磁気回路におけるエアギャップの面積又は距離を変動させ、検出誤差を生じるおそれがある。 In the structure of the magnetic response members 11 and 12 as in the example of FIG. 1 is placed directly on each shaft 2 and 3, if the eccentricity, the deviation angle and axial movement occurs between the input shaft 2 and the output shaft 3, such eccentricity, with the deviation angle and the axial movement distortion is caused in the mutual positional relationship of the magnetic response members 11 and 12, varying the area or distance of the air gap in the magnetic circuit, which may cause a detection error. 勿論、入力軸2と出力軸3との間で偏心、偏角及び軸方向移動が生じないような機構において本発明を適用すれば、図1の実施例でも問題は起こらない。 Of course, the eccentricity between the input shaft 2 and the output shaft 3, by applying the present invention in a mechanism that does not cause the deviation angle and axial movement, does not occur a problem in the embodiment of FIG. しかし、例えば、自動車のステアリング軸のトルク検出のために本発明を適用するような応用にあっては、ステアリング操作時の値からの加わり方によっては、ステアリングホイール軸(入力軸2)に曲がり力等回転方向以外の力が加わることがよくあるので、適切な対策を講ずる必要がある。 However, for example, in the applications such as applying the present invention for torque detection of the steering shaft of an automobile, depending on the applied how from the value at the time of steering operation, force turn the steering wheel shaft (input shaft 2) since the force other than uniform rotational direction is applied frequently, it is necessary to take adequate measures. この点に鑑みて、本発明では、各軸2,3に各磁気応答部材11,12を配置するにあたって、オルダム機構を介在させることにより、回転方向以外の不所望の動きが軸2,3から各磁気応答部材11,12に伝達されないように工夫したことを特徴としている。 In view of this, in the present invention, when placing each magnetic response members 11 and 12 to each axis 2, by interposing the Oldham mechanism, undesired movements other than the rotational direction from the axis 2,3 It is characterized in that it has devised so as not to be transmitted to each of the magnetic response members 11 and 12. 図6,図7に示す実施例では、入力軸2に第1の磁気応答部材11を配置するにあたって、オルダム機構を介在させている。 6, in the embodiment shown in FIG. 7, when placing the first magnetism-responsive member 11 to the input shaft 2, is interposed an Oldham mechanism.
【0045】 [0045]
図6,図7において、オルダム機構はフランジF1及びF2とリングS1及びS2によって構成されており、入力軸2と第1の磁気応答部材11との間に介在している。 6, 7, Oldham mechanism is interposed between and is constituted by a flange F1 and F2 and ring S1 and S2, the input shaft 2 and the first magnetism-responsive member 11. オルダム機構以外の各要素及びこの検出装置における位置検出原理については、図1〜図5の実施例と同様であってよいため、それらについては、既に述べた説明を援用し、以下では、特に本検出装置におけるオルダム機構の構成例について詳しく説明する。 The position detection principle in the elements and the detector other than Oldham mechanism, since it be the same as the embodiment of FIGS. 1-5, for which, the aid of the description already mentioned, in the following, in particular the detail exemplary configuration of the Oldham mechanism in the detection device.
図6,図7において、前述と同様に、入力軸2と出力軸3の間はトーションバー1で連結されている。 6 and 7, in the same manner as described above, between the input shaft 2 and the output shaft 3 are connected by the torsion bar 1. 入力軸2にはフランジF1が取付けられ、出力軸3にはフランジF2が取り付けられる。 Flange F1 is attached to the input shaft 2, a flange F2 is attached to the output shaft 3. フランジF1の内側の所定個所には軸方向に延びたキー溝Fbが設けられ、入力軸2の外側の所定個所にはキー突起Fcが設けられる。 The predetermined position of the inner flange F1 keyway Fb extending in the axial direction is provided, the key projections Fc is provided on the predetermined position of the outer input shaft 2. フランジF1を入力軸2に取り付けるに際しては、フランジF1のキー溝Fb内に入力軸2のキー突起Fcが嵌まり込むようにする。 In attaching the flange F1 in the input shaft 2, the key projection Fc input shaft 2 so as writing fits into the key groove Fb of the flange F1. これによって、フランジF1は、入力軸2の回転に伴って回転するが、入力軸2の軸方向のガタツキには追従しないことになり、軸方向の不所望の動きをキャンセルできるようになっている。 Thereby, the flange F1 is rotated with the rotation of the input shaft 2, the axial backlash of the input shaft 2 will not follow, and to be able to cancel the axial undesired movements .
【0046】 [0046]
フランジF1に対してリングS1,S2が係合しており、これらのリングS1,S2は回転方向にはフランジF1と一体的に回転するが、軸横断面つまり半径方向平面においては該平面上における直交座標軸(仮りにx軸及びy軸という)の方向に関して、ある程度の範囲で自在に動きうるようになっている。 Engages ring S1, S2 is against flange F1, although these rings S1, S2 rotates integrally with flange F1 manner in the direction of rotation, on the plane in the axial cross-plane or radial plane with respect to the direction of the orthogonal coordinate axes (referred to x-axis and y-axis to temporarily), so that it can move freely within a certain range. すなわち、フランジF1においては、一方の座標軸(仮りにy軸とする)の方向に延びた長孔状の2つの通孔Faが所定個所に180度の間隔で形成されており、該長孔Faに対してリングS1に形成された突起Sbが嵌合するように、フランジF1に対してリングS1が取り付けられる。 That is, in the flange F1, are two holes Fa long hole shape extending in the direction of one coordinate axis (the y-axis to provisionally) is formed at intervals of 180 degrees in a predetermined position, the long hole Fa projection Sb formed in a ring S1 is to be fitted, the ring S1 is attached to the flange F1 against. よって、リングS1はフランジF1と一体的に回転するが、フランジF1つまり入力軸2の軸横断面のy軸方向の動きは、長孔Faの遊びによってキャンセルされ、リングS1に伝達されない。 Thus, although ring S1 is rotated integrally with the flange F1, y-axis movement of the shaft cross-section of the flange F1, i.e. the input shaft 2 is canceled by the play of the long hole Fa, not transmitted to the ring S1. また、リングS1には前記突起Sbに対して90度ずれた位置に(つまり、軸横断面のx軸方向に)、長孔状の2つの通孔Saが180度の間隔で形成されており、該長孔Saに対してリングS2に形成された突起Scが嵌合するように、リングS1に対してリングS2が取り付けられる。 Further, at a position shifted 90 degrees from the projection Sb to the ring S1 (i.e., in the x axis direction of the axial cross-section), and two holes Sa of the long hole shape are formed at intervals of 180 degrees as projection Sc formed on the ring S2 relative to the long hole Sa is fitted, the ring S2 is attached to the ring S1. よって、リングS2はリングS1およびフランジF1と一体的に回転するが、リングS1つまりフランジF1つまり入力軸2の軸横断面のx軸方向の動きは、長孔Saの遊びによってキャンセルされ、リングS2に伝達されない。 Therefore, the ring S2 is rotated rings S1 and flange F1 and integrally, x-axis movement of the shaft cross-section of the ring S1 clogging flange F1 clogging input shaft 2 is canceled by the play of the long hole Sa, ring S2 not transmitted to the. リングS2には、第1の磁気応答部材11が固定される。 The ring S2 is first magnetism-responsive member 11 is fixed. こうした軸横断面のx軸及びy軸方向の動きのキャンセルによって、軸横断面の平面上の動きがキャンセルされる。 The cancellation of the x-axis and y-axis movement of such shaft cross-section, the movement of the plane of the axis cross section is canceled. こうして、軸方向及び軸横断面の平面方向の合計3軸方向の動きがキャンセルされ、入力軸2の回転方向の動きだけがリングS2つまり第1の磁気応答部材11に伝達される。 Thus, a total of three axial movement in the planar direction of the axial and transaxial plane is canceled, only the movement of the rotating direction of the input shaft 2 is transmitted to the ring S2, that the first magnetism-responsive member 11.
【0047】 [0047]
一方、出力軸3に取り付けられたフランジF2には、第2の磁気応答部材12及び補助的磁気応答部材Mが取り付けられ、これらが出力軸3と一体的に回転する。 On the other hand, attached to the flange F2 to the output shaft 3, it is attached a second magnetic response members 12 and auxiliary magnetic response member M, they are integrally rotated with the output shaft 3. 第1の磁気応答部材11は、リングS2との間に、出力軸3側のフランジF2、補助的磁気応答部材M及び第2の磁気応答部材12を配し、これらを飛び越してリングS2にブリッジされて該リングS2に結合している。 The first magnetism-responsive member 11, between the ring S2, flange F2 of the output shaft 3 side, an auxiliary magnetic response member M and the second magnetism-responsive member 12 placed, bridge ring S2, interlaced these It is bound to the ring S2. これのようなブリッジした結合配置は設計上の便宜のものにすぎない。 Bridged coupling arrangement such as this is merely convenience of design. 要は、第1の磁気応答部材11が、入力軸2側のリングS2のみに力学的に結合し、出力軸3側のフランジF2、補助的磁気応答部材M及び第2の磁気応答部材12には結合していないような構造であればよい。 In short, the first magnetism-responsive member 11, mechanically coupled only to the input shaft 2 side of the ring S2, flange F2 of the output shaft 3 side, the auxiliary magnetic response member M and the second magnetic response members 12 of the it may be in a structure such as not bound. ハウジングKは、図示しないフレーム部に固定されるものであり、入力軸2及び出力軸3からフリーである。 Housing K is intended to be secured to a frame portion (not shown), it is free from the input shaft 2 and output shaft 3. このハウジングK内の所定位置にコイル部10が配置される。 Coil unit 10 in position within the housing K is arranged. よって、コイル部10も入力軸2及び出力軸3からフリーである。 Thus, a free coil unit 10 from the input shaft 2 and output shaft 3.
【0048】 [0048]
フランジF2の内周は円形突起Fcとなっていて、これがリングS2の内周の円形孔Seに嵌まり、フランジF2とリングS2の芯合わせがなされるようになっている。 The inner periphery of the flange F2 have a circular projection Fc, which is adapted to fits in the circular hole Se inner circumference of the ring S2, centering flange F2 and the ring S2 is performed. また、フランジF2の円形突起Fcの所定位置に凸部Fbが形成されており、これに対応してリングS2の円形孔Seの所定個所に凹部Sdが形成されている。 Further, the convex portion Fb at a predetermined position of the circular projection Fc flange F2 is formed, the recess Sd are formed at predetermined positions of the circular hole Se ring S2, correspondingly. リングS2に形成される凹部Sdの周方向のサイズはフランジF2に形成される凸部Fbの周方向のサイズよりも大きく、組立て時にフランジF2の凸部FbがリングS2の凹部Sdにゆるく嵌まるように組立てられる。 Circumferential direction of the size of the recess Sd formed in the ring S2 are larger than the circumferential size of the convex portion Fb formed in the flange F2, loosely fit convex portion Fb of the flange F2 during assembly into the recess Sd ring S2 assembled so. すなわち、凸部Fbは凹部Sd内を所定の角度範囲で動くことができ、この角度範囲はトーションバー1の最大ねじれ角よりも大きい。 That is, the convex portion Fb may move within recess Sd at a predetermined angular range, this angular range is greater than the maximum torsion angle of the torsion bar 1. すなわち、トーションバー1の最大ねじれ角には自ずから限度があるため、フランジF2の凸部FbとリングS2の凹部Sdとのゆるい嵌合が、トーションバー1の最大ねじれ角内での入力軸2及び出力軸3の相対的回転変位を何ら妨げないようになっている。 That is, since the maximum torsion angle of the torsion bar 1 is naturally a limit, loose fitting between the recess Sd of the convex portion Fb and the ring S2 of the flange F2 is, the input shaft 2 and within the maximum torsion angle of the torsion bar 1 It has become a relative rotational displacement of the output shaft 3 so as not to disturb any. これらの凸部Fbと凹部Sdは、組立ての際に、第1の磁気応答部材11と第2の磁気応答部材12を原点合わせした状態で配置することを容易にするので便利である。 These protrusions Fb and the recess Sd is during assembly, it is convenient because it facilitates the first magnetism-responsive member 11 and the second magnetism-responsive member 12 is disposed in a state of being combined origin. しかし、これらの凸部Fbと凹部Sdは組立ての便宜のためのものであり、発明の本質には関係していないので、省略することも可能である。 However, these protrusions Fb and recess Sd is for convenience of assembly, the nature of the invention because not concerned, it is also possible to omit. また、フランジF2とリングS2の芯合わせ構造は、組立ての際に、第1の磁気応答部材11と第2の磁気応答部材12を正確に中心合わせした状態で配置することを容易にすると共に、回転方向以外に関する両者の関係を所定関係で維持する。 Also, centering structure flange F2 and the ring S2 is during assembly, as well as facilitating the placement while combined accurately center the first magnetism-responsive member 11 and the second magnetism-responsive member 12, maintaining the relationship between them other than those related to the rotation direction at a predetermined relationship. すなわち、フランジF2とリングS2は互いに回転自在であり(ただし凸部Fbが凹部Sd内を動くことができる範囲内で)、その他の位置関係は、がたつくことなく、一定の関係を維持することができるので、誤差のない検出が可能である。 That is, the flange F2 and the ring S2 are is rotatable together (although the convex portion Fb is within the range can be moved within the recess Sd), other positional relationships, without rattling, to maintain a constant relationship it is possible, it is possible to error-free detection.
【0049】 [0049]
以上の構成により、入力軸2と出力軸3との間で偏心、偏角及び軸方向移動が生じた場合、そのような偏心、偏角及び軸方向移動は、オルダム機構によってキャンセルされ、両者の相対的回転運動だけが第1及び第2の磁気応答部材11,12に伝達される。 With the above configuration, the eccentric between the input shaft 2 and the output shaft 3, if the deviation angle and the axial movement occurs, such eccentricity, the deviation angle and the axial movement, is canceled by the Oldham mechanism, both only the relative rotational movement is transmitted to the first and second magnetic response members 11 and 12. 従って、第1及び第2の磁気応答部材11,12の相互位置関係にゆがみが生じることがなく、磁気回路におけるエアギャップの面積又は距離に不所望の変動が起こらず、検出誤差をもたらすことがない。 Therefore, without distortion in the mutual positional relationship between the first and second magnetic response members 11 and 12, variation undesired in the area or distance of the air gap does not occur in the magnetic circuit, to result in detection errors Absent. 第1及び第2の磁気応答部材11,12の相対的回転位置に応じた検出を行なうことに関しては、図1〜図5の実施例として同様であるので、重複説明を省略する。 Respect be detected in accordance with the relative rotational positions of the first and second magnetic response members 11 and 12 are the same as the embodiment of FIGS. 1-5, the duplicated description thereof is omitted. なお、オルダム機構の各構成要素F1,F2,S1,S2は、プラスチックのような非磁性・非導電性の材質を用いる。 Incidentally, the components of the Oldham mechanism F1, F2, S1, S2 uses the material of the non-magnetic, non-conductive, such as plastic.
【0050】 [0050]
次に、オルダム機構を用いた本発明に係る相対的回転位置検出装置の別の実施例について図8、図9を参照して説明する。 Next, FIG. 8, will be described with reference to FIG. 9 for another embodiment of the relative rotational position detecting device according to the present invention using an Oldham mechanism.
図8は該検出装置の構造を示すための分解斜視図であり、図9は該検出装置の軸方向断面略図である。 Figure 8 is an exploded perspective view for showing the structure of a detection device, FIG. 9 is an axial cross-sectional schematic view of the detection device. 図9では、半分の断面を示したが残りの半分は対称に現れる。 9, showed half of the cross-section the other half appear symmetrically. 図8、図9の実施例は、図6、図7の実施例に比べて、磁気応答部材13,14の形状が相違している点と、それに関連する機構の構成が設計的に相違している点が異なっているだけであり、その他は、概ね実質的に同一であってよい。 Example 8, 9, 6, as compared with the embodiment of FIG. 7, and that the shape of the magnetic response members 13 and 14 are different, design to different configuration of the mechanism involved therewith merely by being the point is different from the others, generally may be substantially identical.
図8,図9の実施例において、入力軸2及び出力軸3に設けられる第1及び第2の磁気応答部材13,14は、例えば円筒状の磁性体からなり、所定ピッチPで繰り返し設けた歯状の凸部13a、14aが非接触的に向き合っている。 8, in the embodiment of FIG. 9, the first and second magnetic response members 13 and 14 provided on the input shaft 2 and output shaft 3, for example, a cylindrical magnetic body, was repeated provided at a predetermined pitch P tooth-shaped convex portions 13a, 14a are opposed in a non-contact manner. コイル部10において、センサ用コイルL1は、図9に示すように、磁気応答部材13,14の歯状凸部13a、14aの部分を被うようにその外周に配置される。 In the coil unit 10, the sensor coil L1, as shown in FIG. 9, the tooth-shaped projection 13a of the magnetism-responsive member 13 is disposed on the outer periphery thereof so as to cover the portion of 14a. 前述と同様に、磁気応答部材13,14の歯状凸部13a、14aによる磁気変化の影響を受けないように、温度補償用コイルL2がコイル部10に設けられる。 As before, the tooth-shaped projection 13a of the magnetism-responsive member 13 and 14, so as not to be affected by the magnetic change caused by 14a, the temperature compensating coil L2 is provided in the coil unit 10.
【0051】 [0051]
オルダム機構は、フランジF1とリングS1,S2によって構成されている。 Oldham mechanism is constituted by a flange F1 and ring S1, S2.
前述と同様に、フランジF1の内側の所定個所には軸方向に延びたキー溝Fbが設けられ、入力軸2の外側の所定個所にはキー突起Fcが設けられ、フランジF1のキー溝Fb内に入力軸2のキー突起Fcが嵌まり込むように取り付けられる。 As before, the predetermined position of the inner flange F1 keyway Fb is provided which extends in the axial direction, the predetermined position of the outer input shaft 2 key projection Fc is provided, the flange F1 key groove Fb key projection Fc of the input shaft 2 is mounted so that writing fits into. また、フランジF1とリングS1との係合構造及び、リングS1とS2の係合構造も前述と同様に、長孔Fa,Saと突起Sb,Scを介するものである。 The engagement structure of the flange F1 and the ring S1 and, similarly to the above engaging structure of the ring S1 and S2, the long hole Fa, Sa and the projection Sb, is through Sc. リングS2に、複数の歯状凸部13aを有する第1の磁気応答部材13が取り付けられ、一体的に回転する。 The ring S2, the first magnetism-responsive member 13 having a plurality of tooth-like projection 13a is mounted to rotate integrally. 第1の磁気応答部材13を取り付けるリングS2は、例えば非磁性・良導電体のような、磁気に対して渦電流損による反磁性特性を示す材質を用いてよい。 Ring S2 attaching the first magnetism-responsive member 13, such as the non-magnetic-good conductor, may be used a material that shows a diamagnetic properties due to eddy current loss with respect to the magnetic.
【0052】 [0052]
入力軸2の端部凸部2aは、出力軸3の端部凹部3a内にゆるく嵌まり込み、入力軸2と出力軸3がトーションバー1を介して接続されている。 End protrusion 2a of the input shaft 2 is loosely fits included into the end recess 3a of the output shaft 3, the input shaft 2 and the output shaft 3 are connected via a torsion bar 1. 入力軸2の端部凸部2aと出力軸3の端部凹部3aとのゆるい嵌まり込み構造は、図6の凸部Fbと凹部Sdの係合構造と同様のものであり、凸部2aが凹部3a内を所定の角度範囲で動くことができ、この角度範囲はトーションバー1の最大ねじれ角よりも大きい。 Loose fits inclusive structure of the end portion projecting portion 2a of the input shaft 2 and the end recess 3a of the output shaft 3 is similar to the engagement structure projecting portion Fb and the recess Sd in FIG. 6, the convex portion 2a There can move within the recess 3a at a predetermined angular range, this angular range is greater than the maximum torsion angle of the torsion bar 1. すなわち、トーションバー1の最大ねじれ角には自ずから限度があるため、入力軸2の凸部2aと出力軸3の凹部3aとのゆるい嵌合が、トーションバー1の最大ねじれ角内での入力軸2及び出力軸3の相対的回転変位を何ら妨げないようになっている。 That is, since the maximum torsion angle of the torsion bar 1 is naturally a limit, loose fitting between the convex portion 2a of the input shaft 2 and the recess 3a of the output shaft 3, an input shaft within the maximum torsion angle of the torsion bar 1 2 and relative rotation displacement of the output shaft 3 so as not interfere in any way. 入力軸2側のリングS2は、軸受Bを介して出力軸3に対して回転自在に軸受されている。 The input shaft 2 side of the ring S2 is rotatably bearing against the output shaft 3 via a bearing B. 出力軸3には取付けリングSRが一体的に回転するように取り付けられており、この取付けリングSRに第2の磁気応答部材14が一体的に回転するように取り付けられている。 Mounting ring SR in the output shaft 3 is mounted so as to rotate integrally, to the mounting ring SR second magnetism-responsive member 14 is mounted so as to rotate integrally. 取付けリングSRも、例えば非磁性・良導電体のような、磁気に対して渦電流損による反磁性特性を示す材質を用いてよい。 Mounting ring SR may, for example, such as a non-magnetic-good conductor, may be used a material that shows a diamagnetic properties due to eddy current loss with respect to the magnetic. 第1の磁気応答部材13と第2の磁気応答部材14は僅かなギャップを介して非接触的に向き合っており、第1の磁気応答部材13は入力軸2と一体的に回転し、第2の磁気応答部材14は出力軸3と一体的に回転する。 A first magnetism-responsive member 13 and the second magnetism-responsive member 14 is contactlessly facing via a slight gap, the first magnetism-responsive member 13 rotates integrally with the input shaft 2, a second magnetism-responsive member 14 rotates integrally with the output shaft 3. そして、オルダム機構の介在によって、入力軸2と出力軸3との間の回転方向以外の機械的がたつき(軸方向の動きや軸の曲がり若しくは軸心ずれなど)がオルダム機構によって吸収され、第1の磁気応答部材13と第2の磁気応答部材14の配置は相対的回転運動以外の動きに関して一定状態を維持する。 Then, the intervention of the Oldham mechanism, the mechanical backlash than the rotational direction of between the input shaft 2 and the output shaft 3 (such as bending or axial misalignment of the axial movement and axial) are absorbed by the Oldham mechanism, a first magnetism-responsive member 13 disposed in the second magnetism-responsive member 14 remains constant with respect to movements other than relative rotational movement. なお、入力軸2側のリングS2が、軸受Bを介して出力軸3に対して回転自在に軸受されていることで、第1の磁気応答部材13と第2の磁気応答部材14との芯合わせがなされる。 Incidentally, the input shaft 2 side of the ring S2, that is rotatably bearing against the output shaft 3 via a bearing B, the core of the first magnetism-responsive member 13 and the second magnetism-responsive member 14 match is made.
【0053】 [0053]
図10は、第1の軸2と第2の軸3との間の相対的回転位置の変化に応じた、第1および第2の磁気応答部材13,14における凹凸歯の対応関係の変化を示す展開図である。 10, corresponding to a change in the relative rotational position between the first shaft 2 and the second shaft 3, the change in the correspondence between the unevenness teeth in the first and second magnetic response members 13 and 14 it is a development showing. 図10(c)は、相対的回転位置0(つまり、ねじれ量0)のときの凹凸歯の対応関係を示す。 FIG. 10 (c), the relative rotational position 0 (ie, amount of twist 0) indicating the irregularity teeth correspondence relationship when the. この状態では、それぞれの磁気応答部材13,14の凸部13a,14aと凹部13b,14bが半々で対応しており(磁気応答部材13,14の凹凸歯が1/4ピッチずれている)、該磁気応答部材13,14を通るセンサ用コイルL1の磁気回路Φの磁気結合度合いは中間値をとる。 In this state, the convex portion 13a of each of the magnetic response members 13, 14a and the recess 13b, 14b correspond the in half and half (uneven teeth of the magnetic response members 13 and 14 are shifted 1/4 pitch), magnetic coupling degree of the magnetic circuit Φ of the sensor coil L1 through the magnetic response members 13 and 14 takes an intermediate value.
【0054】 [0054]
図10(b)は、(c)の中間状態から第1の磁気応答部材13が第2の磁気応答部材14に対して相対的に矢印CW方向(時計回り方向)に1/4ピッチだけ回転した状態を示す。 10 (b) is rotated by 1/4 pitch relative arrow CW direction (clockwise direction) from the intermediate state the first magnetic response member 13 with respect to the second magnetic response members 14 of (c) It shows the state. この状態では、それぞれの磁気応答部材13,14の凸部13a,14a同士及び凹部13b,14b同士が丁度一致しており(磁気応答部材13,14の凹凸歯のずれがない)、該磁気応答部材13,14を通るコイルL1の磁気回路Φの磁気結合度合いは最大値をとる。 In this state, the projection 13a of the respective magnetic response members 13, 14a and between the recess 13b, 14b is (no deviation of the unevenness teeth of the magnetic response members 13 and 14) just matched and with each other, the magnetic response magnetic coupling degree of the magnetic circuit Φ of the coil L1 through the members 13 and 14 takes the maximum value.
【0055】 [0055]
図10(a)は、(c)の中間状態から第1の磁気応答部材13が第2の磁気応答部材14に対して相対的に矢印CCW方向(反時計回り方向)に1/4ピッチだけ回転した状態を示す。 10 (a) is 1/4 pitch relative arrow CCW direction (counterclockwise direction) from the intermediate state the first magnetic response member 13 with respect to the second magnetic response members 14 of (c) It indicates the rotation state. この状態では、それぞれの磁気応答部材13,14の凸部13a,14aと凹部13b,14bが逆に対応しており(磁気応答部材13,14の凹凸歯が1/2ピッチずれている)、該磁気応答部材13,14を通るコイルL1の磁気回路Φの磁気結合度合いは最小値をとる。 In this state, the convex portion 13a of each of the magnetic response members 13, 14a and the recess 13b, 14b are in correspondence to the reverse (uneven teeth of the magnetic response members 13 and 14 are shifted by a half pitch), magnetic coupling degree of the magnetic circuit Φ of the coil L1 through the magnetic response members 13 and 14 takes the minimum value.
【0056】 [0056]
このように、入力軸2及び出力軸3の相対的回転位置に応じて第1及び第2の磁気応答部材13,14の凹凸歯13a,14b,14a,14bの相対的位置が変化することでコイルL1の磁気回路Φにおける磁気結合の度合いが変化し、該コイルL1の自己インダクタンスが変化し、電気的インピーダンスが変化する。 In this manner, the uneven teeth 13a of the first and second magnetic response members 13, 14, 14b, 14a, the relative position of 14b changes depending on the relative rotational position of the input shaft 2 and output shaft 3 the degree of magnetic coupling changes in the magnetic circuit Φ of the coil L1, the self-inductance of the coil L1 is changed, the electrical impedance varies. する。 To. よって、このインピーダンスに応じてセンサ用コイルL1に生じる電圧(端子間電圧)は、検出対象たる相対的回転位置に対応したものとなる。 Therefore, the voltage generated in the sensor coil L1 in accordance with the impedance (inter-terminal voltage) becomes to correspond to the serving detected relative rotational positions. よって、図4を参照して前述したものと同様の原理によって位置検出を行なうことができる。 Therefore, it is possible to detect the position by the same principle as that described above with reference to FIG. すなわち、得られた各電圧に対して所定の演算を行うことによって、検出対象位置xに応じて等価的にサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す2つの交流出力信号sinθsinωtとcosθsinωtを生成することができる。 In other words, by performing a predetermined calculation for each obtained voltage, generating an equivalently sign and two AC output signals sinθsinωt and cosθsinωt indicating respectively the amplitude according to the cosine function characteristic in accordance with the detected position x can. そして、サイン及びコサイン関数sinθ及びcosθの位相値θを計測することで、検出対象位置をアブソリュートで検出することができる。 Then, by measuring the phase value θ of the sine and cosine functions sinθ and cos [theta], it is possible to detect the detection target position in absolute.
【0057】 [0057]
上記各実施例において、位置検出データを得るための構成は、図2(B)に示したような位相検出回路32を用いるものに限らず、図11(A)に示すように、電圧検出回路40を用いるようにしてもよい。 In the above embodiments, the configuration for obtaining the position detection data, not limited to using the phase detector circuit 32 as shown in FIG. 2 (B), as shown in FIG. 11 (A), the voltage detection circuit 40 may be used. 図11(A)において、電圧検出回路40以外の構成は図2(B)に示したものと同様である。 In FIG. 11 (A), the configuration other than the voltage detecting circuit 40 is the same as that shown in FIG. 2 (B). 要するに、電圧検出回路40では、演算回路31Aから出力される等価的にサイン関数の振幅特性を持つ交流信号sinθsinωtを整流回路41に入力し、交流信号成分を除去し、振幅電圧成分sinθのみに応答する直流の検出電圧V1を発生する。 In short, the voltage detection circuit 40, an AC signal sinθsinωt having amplitude characteristics of equivalently a sine function output from the arithmetic circuit 31A is input to the rectifier circuit 41, to remove AC signal component, responsive only to the amplitude voltage component sinθ generating a detection voltage V1 of the DC to be. また、演算回路31Bから出力される等価的にコサイン関数の振幅特性を持つ交流信号cosθsinωtを整流回路42に入力し、交流信号成分を除去し、振幅電圧成分cosθのみに応答する直流の検出電圧V2を発生する。 Further, an AC signal cosθsinωt having amplitude characteristics of equivalently cosine function output from the arithmetic circuit 31B is input to the rectifier circuit 42, to remove AC signal component, the detected voltage of the direct current that responds only to the amplitude voltage component cos [theta] V2 the occur. 図11(B)は、検出対象位置xつまり相対的回転角度に対して示す各検出電圧V1,V2の特性例を示す。 FIG. 11 (B) shows a characteristic example of the detection voltages V1, V2 indicate to detected positions x, i.e. the relative rotation angle. このような特性が得られる理由は図4(B)を参照して既に説明した通りである。 Reason why such characteristics are obtained is as already described with reference to FIG. 4 (B). このようにちょうど逆特性の2種類の検出電圧V1,V2をアナログで得ることができる。 Thus just the two detection voltages V1, V2 of inverse characteristics can be obtained in an analog. 検出対象位置xつまり相対的回転角度の検出のためには、どちらか一方の検出電圧V1,V2のみを得るように一系列の整流回路だけで構成すれば足りるが、逆特性の2種類の検出電圧V1,V2を並列的に発生するようにすることにより、冗長性をもたせることができる。 For detection of the detection target position x, that relative rotation angle is sufficient to configure only the rectifier circuit of one of the detection voltages V1, V2 only give way one line, two detection inverse characteristic by so as to generate a voltage V1, V2 in parallel, it is possible to have redundancy. すなわち、どちらか一方の検出系列で何らかの故障が生じた場合に、適切に対処することができる。 That is, when some failure occurs in either of the detection sequence, can be appropriately addressed.
【0058】 [0058]
図12は、位相検出用アナログ回路32Aと電圧検出回路40とを併設し、位相検出と電圧検出のどちらでも採用できるようにした構成例を示す。 12, features a phase detection analog circuits 32A and a voltage detection circuit 40 shows a configuration example to be able to adopt either of the phase detector and the voltage detector. 図12は、図11(A)において位相検出用アナログ回路32Aが付加されたものと同じである。 Figure 12 is the same as the phase detection analog circuits 32A are added in FIG. 11 (A). よって、位相検出用アナログ回路32A以外の構成についての説明は、図2(B)及び図11(A)の説明を援用する。 Therefore, description of the configuration other than the phase detection analog circuit 32A is hence the description of FIG. 2 (B) and FIG. 11 (A).
位相検出用アナログ回路32Aにおいて、演算回路31Aから出力された等価的にサイン関数の振幅特性を持つ交流信号A=sinθsinωtは、位相シフト回路19に入力され、その電気的位相が所定量位相シフトされ、例えば90度進められて、位相シフトされた交流信号A'=sinθ・cosωtが得られる。 In the phase detection analog circuits 32A, AC signal A = sinθsinωt having an amplitude characteristic of equivalently a sine function output from the arithmetic circuit 31A is inputted to the phase shift circuit 19, the electrical phase is predetermined amount of phase shift , for example, 90 degrees is underway, the AC signal A '= sinθ · cosωt having a phase shifted is obtained. また、位相検出用アナログ回路32Aにおいては加算回路15と減算回路16とが設けられており、加算回路15では、位相シフト回路19から出力される上記位相シフトされた交流信号A'=sinθ・cosωtと、演算回路31Bから出力される等価的にコサイン関数の振幅特性を持つ交流信号B=cosθsinωtとが加算され、その加算出力として、B+A'=cosθ・sinωt+sinθ・cosωt=sin(ωt+θ)なる略式で表わせる第1の電気的交流信号Y1が得られる。 Also provided with the adder circuit 15 and subtraction circuit 16 in the phase detecting analog circuit 32A, the adding circuit 15, an AC signal A is the phase shift output from the phase shift circuit 19 '= sinθ · cosωt When, are added and the AC signal B = cosθsinωt having an amplitude characteristic of equivalently cosine function output from the arithmetic circuit 31B is, as the addition output, with B + a '= cosθ · sinωt + sinθ · cosωt = sin (ωt + θ) becomes shorthand expressed first electrical AC signal Y1 is obtained. 減算回路16では、上記位相シフトされた交流信号A'=sinθ・cosωtと上記演算回路31Bから出力交流信号B=cosθ・sinωtとが減算され、その減算出力として、B−A'=cosθ・sinωt−sinθ・cosωt=sin(ωt−θ)なる略式で表わせる第2の電気的交流信号Y2が得られる。 The subtraction circuit 16, the phase-shifted AC signal A 'and = sin [theta · cos .omega.t output AC signal from the arithmetic circuit 31B B = cosθ · sinωt is subtracted, as a subtraction output, B-A' = cosθ · sinωt -sinθ · cosωt = sin (ωt-θ) becomes expressed second electrical AC signal Y2 in summary can be obtained. このようにして、検出対象位置(x)に対応して正方向にシフトされた電気的位相角(+θ)を持つ第1の電気的交流出力信号Y1=sin(ωt+θ)と、同じ前記検出対象位置(x)に対応して負方向にシフトされた電気的位相角(−θ)を持つ第2の電気的交流出力信号Y2=sin(ωt−θ)とが、電気的処理によって夫々得られる。 In this manner, a first electrical AC output signal Y1 = sin having electrical phase angle that is shifted in the positive direction corresponding to the detected position (x) of (+ θ) (ωt + θ), the same the detection target position and the second electrical AC output signal having an electrical phase angle is shifted in the negative direction corresponding to the (x) and (-θ) Y2 = sin (ωt-θ), but obtained respectively by electrical treatment .
【0059】 [0059]
加算回路15及び減算回路16の出力信号Y1,Y2は、夫々ゼロクロス検出回路17,18に入力され、それぞれのゼロクロスが検出される。 Output signals Y1, Y2 of the adder 15 and subtraction circuit 16 is inputted to the respective zero-cross detection circuits 17 and 18, each of the zero-crossing is detected. ゼロクロスの検出の仕方としては、例えば、各信号Y1,Y2の振幅値が負極性から正極性に変化するゼロクロスつまり0位相を検出する。 The manner of detection of the zero crossing, for example, detects a zero-cross i.e. 0 phase amplitude value of the signals Y1, Y2 is changed to the positive polarity from the negative polarity. 各回路17,18で検出したゼロクロス検出パルスつまり0位相検出パルスは、ラッチパルスLP1,LP2として出力される。 Zero-cross detection pulse, i.e. 0 phase detection pulses detected by the circuits 17 and 18 is output as a latch pulse LP1, LP2. ラッチパルスLP1,LP2は、図示しない位相ずれ測定装置に入力される。 Latch pulse LP1, LP2 is input to the phase shift measuring apparatus (not shown). この位相ずれ測定装置では、基準交流信号源30から発生される基準交流信号sinωtの0位相時点から各ラッチパルスLP1,LP2の発生時点(立ち上がりトリガ時点)までの時間差をカウントし、ラッチパルスLP1に対応するカウント値を正方向にシフトされた位相角(+θ)の位相データとして検出し、ラッチパルスLP2に対応するカウント値を負方向にシフトされた位相角(−θ)の位相データとして検出する。 The phase shift measuring apparatus counts the time difference between the 0 phase point of the reference AC signal sinωt generated from the reference AC signal source 30 to the time point of generation of the latch pulse LP1, LP2 (rising trigger time), the latch pulse LP1 detecting a corresponding count value is detected as phase data in the positive direction to shift the phase angle (+ θ), as phase data of the phase angle is shifted to the count value in the negative direction corresponding to the latch pulse LP2 (- [theta]) . これらの正方向及び負方向にシフトされた位相角+θ及び−θの位相検出データの利用方法については、前述した本出願人の出願に係る先願明細書に記載されているので、それと同様の手法で利用すればよい。 For usage of these positive and the phase detection data in the negative direction to shift phase angle + theta and - [theta], because it is described in prior application specification filed by the assignee of the present invention described above, similar to that of it may be utilized in the method.
【0060】 [0060]
なお、基準交流発生源30の発振回路そのものをコイル部10の側に設けた場合は、図12に示すように、基準交流発生源30から発生される基準交流信号を方形波変換回路20に入力し、基準交流信号sinωtに同期する方形波信号(パルス信号)を形成し、これを上記位相ずれ測定装置に入力してやる。 In the case where the oscillation circuit itself reference AC source 30 provided on the side of the coil portion 10, as shown in FIG. 12, a reference AC signal generated from the reference AC source 30 to the square wave converting circuit 20 Input and, synchronized with the reference AC signal sinωt to form a square-wave signal (pulse signal), which'll input to the phase shift measuring apparatus. その場合、位相ずれ測定装置では、入力された基準交流信号sinωtに同期する方形波信号(パルス信号)の立ち上がりに同期してクロックパルスカウントを行ない、各ラッチパルスLP1,LP2の発生時点(立ち上がりトリガ時点)でそのカウント値をラッチする構成を採用することで、上記のように正方向及び負方向にシフトされた位相角+θ及び−θの位相検出データをそれぞれ得ることができる。 In that case, the phase shift measuring apparatus is synchronized with the rising edge of the square wave signal synchronized with the input reference AC signal sin .omega.t (pulse signal) performs clock pulse count, generation time (rising trigger of each latch pulse LP1, LP2 by adopting a configuration for latching the count value at the time), it can be obtained as described above in the positive and negative directions to shift the phase angle + theta and -θ of the phase detection data, respectively. 勿論、これに限らず、上記位相ずれ測定装置の側で、基準交流信号sinωtに同期する方形波信号(パルス信号)を発生し、この方形波信号(パルス信号)に基づきコイル部10の回路側でアナログフィルタ処理等をかけることで、アナログの基準交流信号sinωtを発生するようにしてもよい。 Of course, not limited to this, on the side of the phase shift measuring apparatus, generates a square wave signal synchronized with the reference ac signal sin .omega.t (pulse signal), circuit side of the coil portion 10 on the basis of the square-wave signal (pulse signal) in by applying an analog filter or the like, it may be generated a reference AC signal sinωt analog. その場合は、位相ずれ測定装置の側では、出力した基準交流信号sinωtに同期する方形波信号(パルス信号)の立ち上がりに同期してクロックパルスカウントを行ない、各ラッチパルスLP1,LP2の発生時点(立ち上がりトリガ時点)でそのカウント値をラッチする構成を採用すればよい。 In that case, the side of the phase shift measuring apparatus performs clock pulses counted in synchronism with the rise of the square wave signal synchronized with the reference AC signal sinωt outputted (pulse signal) generation time of the latch pulse LP1, LP2 ( it may be employed a configuration to latch the count value at the rising trigger time). 上記位相ずれ測定装置としては、CPUのようなソフトウェアプログラム処理可能なプロセッサを使用するとよい。 As the phase shift measuring apparatus, it is preferable to use a software program capable of processing processor such as a CPU. なお、図12の回路において、電圧検出回路40の整流回路41に入力する信号として、演算回路31Aの出力信号A=sinθsinωtに代えて、位相シフト回路19からの出力信号A'=sinθcosωtを入力するようにしてもよい。 Incidentally, in the circuit of FIG. 12, as a signal to be input to the rectifier circuit 41 of the voltage detection circuit 40, instead of the output signal A = sinθsinωt arithmetic circuit 31A, which receives the output signal A '= sinθcosωt from the phase shift circuit 19 it may be so.
【0061】 [0061]
なお、コイル部10におけるコイル構成は、上記実施例のように、センサ用コイルL1を1個のみ設けるタイプに限らない。 The coil structure of the coil unit 10, as in the above embodiment is not limited to the sensor coil L1 in the type provided only one. 例えば、1相交流信号(sinωt)で励磁される複数のセンサ用コイルをその配置位置をずらして配置し、各センサ用コイルの出力電圧を取り出し、取り出した各電圧を適宜の組み合わせで演算することにより、等価的にサイン相出力信号(sinθsinωt)とコサイン相出力信号(cosθsinωt)を得るようにしてもよい。 For example, the multiple coil sensors to be excited by the one-phase AC signal (sin .omega.t) and staggered its position, the output voltage of the coil each sensor is taken out, and calculates the voltages taken out by an appropriate combination Accordingly, it may be obtained equivalently sign-phase output signal (sinθsinωt) and cosine-phase output signal (cosθsinωt). あるいは、通常のレゾルバ装置又はその類似装置で知られているように、1相交流信号(sinωt)で励磁される少なくとも1つの1次コイルと、サイン相出力信号(sinθsinωt)を出力する2次コイルと、コサイン相出力信号(cosθsinωt)を出力する2次コイルとをそれぞれ設け、各2次コイルからサイン相出力信号(sinθsinωt)とコサイン相出力信号(cosθsinωt)を直接得るようにしてもよい。 Alternatively, as is known in conventional resolver apparatus, or the like apparatus, at least one primary coil and secondary coil for outputting a sine-phase output signal (sinθsinωt) to be excited by the single-phase AC signal (sin .omega.t) When provided and a secondary coil for outputting a cosine-phase output signal (cosθsinωt) respectively, may be obtained to sign-phase output signal (sinθsinωt) and cosine-phase output signal (cosθsinωt) directly from the secondary coil. その場合は、図2(B)その他で示された演算回路31A,31Bを省略できるのは勿論である。 In that case, and FIG. 2 (B) other at the indicated arithmetic circuit 31A, can omit 31B is a matter of course. また、必要とあらば、2相交流信号(例えばsinωtとcosωt)で励磁される少なくとも2つの1次コイルと、検出対象位置に応じて位相シフトされた交流出力信号(sin(ωt+θ))を出力する2次コイルとを設けるようにしてもよい。 Further, if necessary, an output and at least two of the primary coil to be excited by two-phase AC signals (e.g. sinωt and cos .omega.t), phase shifted in accordance with the detected object position an AC output signal (sin (ωt + θ)) and a secondary coil may be provided to.
【0062】 [0062]
本発明に係る相対的回転位置検出装置は、ねじり量検出装置あるいはトルクセンサに限らず、例えば、エンジンオーバーヘッドカムの相対的な回転角度を検出するエンジン噴射タイミング制御用センサにも応用することができる。 The relative rotational position detecting device according to the present invention is not limited to a torsion amount detecting device or a torque sensor, for example, it can be applied to the engine injection timing control sensor that detects a relative rotational angle of the engine overhead cam . その他、要するに、回転可能な2軸の所定角度範囲にわたるねじれ量や回転ずれなどの相対的回転位置の検出センサとして好適なものである。 Other short, is suitable as a detection sensor of the relative rotational positions of such torsion amount and rotational deviation over a predetermined angular range of the rotatable biaxial.
【0063】 [0063]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上のとおり、この発明の第1の観点によれば、相対的に回転変位する第1及び第2の軸のそれぞれに磁気応答部材を配置して、両磁気応答部材の相対的回転位置関係をコイルを用いて非接触的に検出するタイプの検出装置において、オルダム機構を介在させることにより、第1及び第2の軸の回転方向以外の不要な動きをキャンセルして、両磁気応答部材の相対的回転位置関係にこれらの不要な動きが影響しないようにしたので、第1及び第2の軸の相対的関係において、回転方向以外の不所望のがたつきが生じても、精度のよい検出を行なうことが可能となる、という優れた効果を奏する。 As described above, according to the first aspect of the invention, each of the first and second axis relative rotational displacement to place the magnetic response members, the relative rotational position relation of both the magnetic response members the contactless detect the type of detector for using a coil, by interposing the Oldham mechanism, to cancel unwanted movements other than the rotational direction of the first and second axes, relative to two magnetic response members manner the rotational positional relationship between these unwanted movements were prevented from affecting, in a relative relationship between the first and second axis, even if backlash is caused other than the rotational direction of the undesired, accurate detection it is possible to perform, exhibits the excellent effect that.
【0064】 [0064]
また、この発明の第2の観点によれば、1つのセンサ用コイルを用いて第1及び第2の軸の相対的回転位置を示すアナログ直流電圧を得ることができ、その場合に、センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイルを具備し、前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点より、センサ用コイルのインピーダンス変化に基づき変化する該センサ用コイルの出力電圧を取り出すようにしているので、コイルの温度ドリフトを適正に相殺し、温度ドリフト補償済みの出力電圧を取り出すことができ、検出精度が向上する。 According to the second aspect of the invention, it is possible to obtain an analog DC voltage representing the first and relative rotational position of the second axis using a single coil sensor, in which case, sensor comprising a series-connected temperature compensation coil to the coil, than the connection point between the coil the sensor the temperature compensating coil, to take out the output voltage of the coil the sensor which varies based on the impedance change of the coil sensor since it has to, properly cancel the temperature drift of the coil, it is possible to take out the temperature drift compensated output voltage, the detection accuracy is improved. また、交流信号からなる所定の基準電圧を発生し、前記センサ用コイルの出力信号と前記基準電圧とを演算し、前記相対的回転位置に対応する振幅係数を持つ交流出力信号を生成することで、センサ用コイルの出力信号の振幅特性を望みの特性に設定することができ、望みの特性のアナログ直流電圧が得られるように制御することが容易になる。 Also, generating a predetermined reference voltage consisting of an AC signal, by calculating the output signal of the coil for the sensor and said reference voltage to generate an AC output signal having an amplitude coefficient corresponding to the relative rotational position , the amplitude characteristics of the output signal of the coil sensor can be set to the characteristics desired, it is easy to control such analog DC voltage of the desired characteristics can be obtained.
【0065】 [0065]
また、この発明の第3の観点によれば、第1及び第2の軸にそれぞれ配置される第1及び第2の磁気応答部材が、それぞれ、回転方向に所定間隔で複数のスリット部を形成してなる平板形状の部材からなり、前記相対的回転位置に応じた各磁気応答部材同士のスリット部の重なり具合によって前記コイル部に対する磁気的結合が変化するようにしたものであるため、第1及び第2の磁気応答部材の構造が全体としてフラットな、コンパクトな構造となり、大型の凹凸歯を設けるような構造に比べて、はるかに簡素化、小型化、コンパクト化を図ることができる。 According to the third aspect of the present invention, first and second magnetic response members arranged respectively on the first and second axes, respectively, a plurality of slits at predetermined intervals in the rotational direction is formed since then it consists member of a flat plate shape formed by is obtained by such magnetic coupling changes with respect to the coil portion by overlapping state of the slit portion of the magnetic response members together in accordance with the relative rotational position, the first and flat as a whole construction of the second magnetism-responsive member becomes a compact structure, as compared with the structure provided a large uneven teeth, much simplified, compact, can be made compact.
【0066】 [0066]
さらに、1相の交流で励磁される1個のコイル(すなわちセンサ用コイル)のみを使用し、この出力電圧と基準電圧とを演算することで、複数相の振幅関数特性を示す出力交流信号を検出対象たる相対的位置に応じて発生するように構成することができるので、そのような構成にあっては、2次コイルが不要であることから、小型かつシンプルな構造の相対的回転位置検出装置を提供することができる。 Furthermore, using only one coil which is excited by an alternating current of one phase (i.e. coil sensor), by calculating the output voltage with a reference voltage, the output AC signal indicating the amplitude function characteristics of a plurality of phases it is possible to configure to generate in response to the detection object serving relative position, in the such a configuration, since the secondary coil is not required, the relative rotational position detection of the small and simple structure it is possible to provide a device. しかも、必要に応じて、位相検出方式を採用することにより、より一層精度のよい相対的回転位置検出が可能となる。 Moreover, if necessary, by employing the phase detection scheme, it is possible to more better relative rotational position detection accuracy.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】 本発明の一実施例に係る相対的回転位置検出装置の構造例を示すもので、(A)は分解斜視図、(B)は第1の磁気応答部材の全体形状の一例を示す正面図、(C)は第2の磁気応答部材の全体形状の一例を示す正面図。 [1] shows a structural example of the relative rotational position detection apparatus according to an embodiment of the present invention, (A) is an exploded perspective view, an example of the entire configuration of (B) the first magnetism-responsive member front view showing, (C) is a front view showing an example of the overall shape of the second magnetic response members.
【図2】 (A)は図1に示した検出装置の軸方向断面略図、(B)は同検出装置のコイル部に関連する電気回路図。 Figure 2 (A) is an axial cross-sectional schematic view of the detection apparatus shown in FIG. 1, (B) is an electric circuit diagram associated with the coil portion of the detecting device.
【図3】 同実施例における第1及び第2の磁気応答部材の相対的回転位置関係のいくつかの代表例を示す図。 Figure 3 illustrates some representative examples of the relative rotational positional relationship between the first and second magnetism-responsive member in the same embodiment.
【図4】 図1に示した検出装置の検出動作説明図。 [4] detecting operation explanatory diagram of the detection device shown in FIG.
【図5】 図1に示した検出装置における基準電圧発生用コイルのインピーダンス調整法の一例を示す略図。 Figure 5 is a schematic representation showing an example of the impedance adjustment method of the reference voltage generating coil in the detection apparatus shown in FIG.
【図6】 オルダム機構を具備してなる本発明に係る相対的回転位置検出装置の実施例を示す分解斜視略図。 Figure 6 is an exploded perspective schematic view of an embodiment of a relative rotational position detecting device according to the present invention comprising comprising the Oldham mechanism.
【図7】 図6に示した検出装置の軸方向断面略図。 [7] axial sectional schematic diagram of the detection device shown in FIG.
【図8】 オルダム機構を具備してなる本発明に係る相対的回転位置検出装置の別の実施例を示す分解斜視略図。 Figure 8 is an exploded perspective schematic view of another embodiment of the relative rotational position detecting device according to the present invention comprising comprising the Oldham mechanism.
【図9】 図8に示した検出装置の軸方向断面略図。 [9] axial sectional schematic diagram of the detection device shown in FIG.
【図10】 図8に示した検出装置の検出動作説明図。 [10] Detection operation explanatory diagram of the detection device shown in FIG.
【図11】 相対的回転位置に応じたアナログ直流電圧を発生するように構成してなる本発明に係る相対的回転位置検出装置の実施例を示す回路図。 Figure 11 is a circuit diagram showing an example of the relative rotational position detecting device according to the configuration and formed by the present invention so as to generate the analog direct-current voltage corresponding to the relative rotational positions.
【図12】 電圧検出と位相検出の両機能を具備した本発明に係る相対的回転位置検出装置の実施例を示す回路図。 Circuit diagram showing an example of the relative rotational position detecting device according to the present invention; FIG provided with the functions of both the voltage detection and phase detection.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 トーションバー2 入力軸(第1の軸) 1 torsion bar 2 input shaft (first shaft)
3 出力軸(第2の軸) 3 output shaft (second shaft)
10 コイル部L1 センサ用コイルL2 温度補償用コイル11,12,13,14 磁気応答部材11a,12a スリット部13a,14a 凸部13b,14b 凹部30 交流発生源31A,31B アナログ演算回路32 位相検出回路La1,La2,Lb1,Lb2 基準電圧発生用のコイルS1,S2 リングF1,F2 フランジSR シールドリングM 補助的磁気応答部材40 電圧検出回路41,42 整流回路 10 coil portion L1 sensor coil L2 temperature compensation coil 11, 12, 13, 14 magnetically responsive member 11a, 12a slit portion 13a, 14a projecting portions 13b, 14b recesses 30 alternating sources 31A, 31B analog arithmetic circuit 32 phase detection circuit la1, La2, Lb1, Lb2 coil S1 of the reference voltage generator, S2 rings F1, F2 flange SR shield ring M auxiliary magnetic response member 40 voltage detecting circuit 41 and the rectifier circuit

Claims (12)

  1. トーションバーで連結されて相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であって、 A relative rotational position detecting device for detecting the relative rotational positions of the first and second axis relatively rotatable are connected by a torsion bar,
    交流信号で励磁される少なくとも1つのコイルを配置してなるコイル部と、 A coil portion formed by arranging at least one coil is excited by an AC signal,
    前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前記コイル部から生じるものと、 A first and second magnetism-responsive member disposed in said first and second axes, magnetically coupled to to said coil section, said first and in response to the relative rotational position the relative positions of the second magnetism-responsive member is changed, and an output corresponding thereto those resulting from the coil portion,
    前記第1及び第2の軸の少なくとも一方と、これに対応して配置される前記第1及び第2の磁気応答部材の少なくとも一方との間に設けられ、回転方向以外の軸の不要な動きを吸収するオルダム機構と At least one and is provided between the unwanted movement of the axes other than the rotational direction of the first and at least one of the second axis, said first and second magnetism-responsive member arranged corresponding thereto and Oldham mechanism to absorb,
    交流信号からなる所定の基準電圧を発生する回路と、 A circuit for generating a predetermined reference voltage consisting of an AC signal,
    前記コイル部の出力信号と前記基準電圧とを演算し、所定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号を少なくとも2つ生成する演算回路であって、前記各交流出力信号の前記周期的振幅関数はその周期特性においてサイン及びコサイン関数に相当する所定位相だけ異なっているものと Calculating an output signal and the reference voltage of the coil portion, and at least two generating calculates circuit an AC output signal having a predetermined periodic amplitude function as an amplitude coefficient, the periodic of each AC output signal amplitude function to that differ by a predetermined phase corresponding to the sine and cosine functions in the cycle characteristics
    を具えた相対的回転位置検出装置。 The relative rotational position detecting device with a.
  2. トーションバーで連結されて相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であって、 A relative rotational position detecting device for detecting the relative rotational positions of the first and second axis relatively rotatable are connected by a torsion bar,
    交流信号で励磁される少なくとも 1つのセンサ用コイルを配置してなるコイル部と、 A coil portion ing arranged at least one of the coil sensor is energized by an AC signal,
    前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じて前記センサ用コイルのインピーダンスが変化し、 該インピーダンス変化に対応した出力を前記コイル部から生じさせるものと、 A first and second magnetism-responsive member disposed in said first and second axes, magnetically coupled to to said coil section, said first and in response to the relative rotational position the relative positions of the second magnetism-responsive member is changed, the impedance of the coil the sensor is changed accordingly, and causing a output corresponding to the change in impedance from the coil portion,
    前記第1及び第2の軸の少なくとも一方と、これに対応して配置される前記第1及び第2の磁気応答部材の少なくとも一方との間に設けられ、回転方向以外の軸の不要な動きを吸収するオルダム機構と、 At least one and is provided between the unwanted movement of the axes other than the rotational direction of the first and at least one of the second axis, said first and second magnetism-responsive member arranged corresponding thereto and Oldham mechanism to absorb,
    前記センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイルと、 A temperature compensation coil connected in series to the coil sensor,
    前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点より、前記センサ用コイルのインピーダンス変化に基づき変化する該センサ用コイルの出力信号を取り出す回路とを具備する相対的回転位置検出装置。 From the connection point between the coil the sensor the temperature compensating coil, the relative rotational position detection device including a circuit for taking out an output signal of the coil the sensor which varies based on the impedance change of the coil the sensor.
  3. 出力信号を整流して前記相対的位置に対応するレベルを持つ直流電圧を生成する回路をさらに具備する請求項に記載の相対的回転位置検出装置。 The relative rotational position detecting device according to claim 2, further comprising a circuit for generating a DC voltage having a level by rectifying an output signal corresponding to the relative positions.
  4. トーションバーで連結されて相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であって、 A relative rotational position detecting device for detecting the relative rotational positions of the first and second axis relatively rotatable are connected by a torsion bar,
    交流信号で励磁される少なくとも1つのコイルを配置してなるコイル部と、 A coil portion formed by arranging at least one coil is excited by an AC signal,
    前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前記コイル部から生じるものと、 A first and second magnetism-responsive member disposed in said first and second axes, magnetically coupled to to said coil section, said first and in response to the relative rotational position the relative positions of the second magnetism-responsive member is changed, and an output corresponding thereto those resulting from the coil portion,
    前記第1及び第2の軸の少なくとも一方と、これに対応して配置される前記第1及び第2の磁気応答部材の少なくとも一方との間に設けられ、回転方向以外の軸の不要な動きを吸収するオルダム機構と At least one and is provided between the unwanted movement of the axes other than the rotational direction of the first and at least one of the second axis, said first and second magnetism-responsive member arranged corresponding thereto and Oldham mechanism to absorb the
    を具備し、前記コイル部は1次コイルと少なくとも2つの2次コイルを含み、前記2次コイルから、所定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号を少なくとも2つ生成され、前記各交流出力信号の前記周期的振幅関数はその周期特性においてサイン及びコサイン関数に相当する所定位相だけ異なっていることを特徴とする相対的回転位置検出装置。 Comprising a said coil portion includes at least two secondary coils and the primary coil, wherein the secondary coil, at least two generating an AC output signal having a predetermined periodic amplitude function as an amplitude coefficient, each the relative rotational position detecting device, characterized in that said periodic amplitude function of the AC output signal is different by a predetermined phase corresponding to the sine and cosine functions in the cycle characteristics.
  5. 前記トーションバーは自動車のステアリングホイールの回転軸に設けられるものであり、該トーションバーに負荷される捩れトルクを検出する請求項1 乃至4のいずれかに記載の相対的回転位置検出装置。 The torsion bar is intended to be provided on the rotating shaft of a motor vehicle steering wheel, the relative rotational position detection apparatus according to any one of claims 1 to 4 for detecting a torsional torque loaded on the torsion bar.
  6. 相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であって、 A relative rotational position detecting device for detecting the relative rotational positions of the first and second axis relatively rotatable,
    交流信号で励磁される1つのセンサ用コイルを配置してなるコイル部と、 A coil portion formed by arranging one coil sensor to be excited by an AC signal,
    前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前記センサ用コイルから生じるものと、 A first and second magnetism-responsive member disposed in said first and second axes, magnetically coupled to to said coil section, said first and in response to the relative rotational position the relative positions of the second magnetism-responsive member is changed, and that produces an output in response thereto from the coil for the sensor,
    前記センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイルと、 A temperature compensation coil connected in series to the coil sensor,
    前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点より、前記センサ用コイルのインピーダンス変化に基づき変化する該センサ用コイルの出力信号を取り出す回路と、 From the connection point between the coil the sensor the temperature compensating coil, a circuit for taking out an output signal of the coil the sensor which varies based on the impedance change of the coil the sensor,
    前記出力信号を整流して前記相対的回転位置に対応するレベルの直流電圧を得る整流回路と、 A rectifier circuit for obtaining a DC voltage level corresponding to the relative rotational positions by rectifying the output signal,
    交流信号からなる所定の交流基準電圧を発生する回路と、 A circuit for generating a predetermined AC reference voltage comprising a AC signal,
    前記センサ用コイルの出力信号と前記交流基準電圧とを演算し、前記相対的回転位置に対応する振幅係数を持つ交流出力信号を生成する演算回路であって、前記相対的回転位置に関する所定の第1の関数を振幅係数として持つ第1の交流出力信号と、前記第1の関数とは逆特性の第2の関数を振幅係数として持つ第2の交流出力信号とを生成するものとを具え、該演算回路の前記第1及び第2の交流出力信号を前記整流回路に入力することで、前記相対的回転位置に対応するレベルの直流電圧をそれぞれ得るようにしたことを特徴とする相対的回転位置検出装置。 Calculating with said AC reference voltage and the output signal of the coil the sensor, an arithmetic circuit for generating an AC output signal having an amplitude coefficient corresponding to the relative rotational position, the predetermined related to the relative rotational position comprising a first AC output signal having a first function as an amplitude coefficient, and which generates a second AC output signal having as an amplitude coefficient of the second function of the inverse characteristic to the first function, by inputting the first and second AC output signals of the operational circuit to the rectifier circuit, the relative rotation, characterized in that the DC voltage level corresponding to the relative rotational positions so as to obtain respectively position detector.
  7. 前記交流基準電圧を発生する回路は、第1及び第2の交流基準電圧を発生し、 Circuitry for generating the AC reference voltage, and generating first and second alternating reference voltage,
    前記演算回路は、前記コイル部の出力電圧と前記第1及び第2の交流基準電圧とを用いて所定の第1の演算及び第2の演算をそれぞれ行うことで、第1の振幅関数を振幅係数として持つ第1の交流出力信号と、第2の振幅関数を振幅係数として持つ第2の交流出力信号とをそれぞれ生成するものであり、 The arithmetic circuit, by performing respective predetermined first operation and second a calculation using the output voltage and the first and second alternating reference voltage of the coil unit, the amplitude of the first amplitude function a first AC output signal having as a coefficient, which the second amplitude function respectively generate a second AC output signal having a amplitude coefficient,
    前記第1及び第2の交流基準電圧は、前記第1及び第2の交流出力信号における前記第1及び第2の振幅関数の周期特性における特定の位相区間を定めるものであり、この第1及び第2の交流基準電圧を可変することで、該特定の位相区間と前記相対的位置の変化範囲との対応関係を可変できることを特徴とする請求項に記載の相対的回転位置検出装置。 Said first and second AC reference voltage, which determine the specific phase section of the periodic characteristics of the first and second amplitude functions in the first and second AC output signals, the first and by varying the second AC reference voltage, relative rotational position detecting device according to claim 6, characterized in that capable of varying the relationship between the variation range of the relative position with the specific phase sections.
  8. 前記第1及び第2の磁気応答部材は、回転方向に所定間隔で複数のスリット部を形成してなる平板形状の部材からなり、前記相対的回転位置に応じた各磁気応答部材同士のスリット部の重なり具合によって前記コイル部に対する磁気的結合が変化するようにした請求項1乃至のいずれかに記載の相対的回転位置検出装置。 Said first and second magnetism-responsive member is made of a member of a flat plate shape obtained by forming a plurality of slits at predetermined intervals in the rotational direction, the slit portion of the magnetic response members together in accordance with the relative rotational position the relative rotational position detection apparatus according to any one of claims 1 to 7 as magnetic coupling is changed by overlapping state with respect to the coil portion of the.
  9. 相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であって、 A relative rotational position detecting device for detecting the relative rotational positions of the first and second axis relatively rotatable,
    交流信号で励磁される少なくとも1つのコイルを配置してなるコイル部と、 A coil portion formed by arranging at least one coil is excited by an AC signal,
    前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前記コイル部から生じるものであり、各磁気応答部材は、回転方向に所定間隔で複数のスリット部を形成してなる平板形状の部材からなり、前記相対的回転位置に応じた各磁気応答部材同士のスリット部の重なり具合によって前記コイル部に対する磁気的結合が変化するものと、 A first and second magnetism-responsive member disposed in said first and second axes, magnetically coupled to to said coil section, said first and in response to the relative rotational position the relative positions of the second magnetism-responsive member is changed, an output corresponding thereto are those arising from the coil portion, the magnetic response members, flat plate in the rotational direction by forming a plurality of slits at predetermined intervals consists member shape to that magnetic coupling is changed with respect to the coil portion by overlapping state of the slit portion of the magnetic response members together in accordance with the relative rotational position,
    交流信号からなる第1及び第2の基準電圧を発生する回路と、 A circuit for generating first and second reference voltage is from an AC signal,
    前記コイル部の出力電圧と前記第1及び第2の基準電圧とを用いて所定の第1の演算及び第2の演算をそれぞれ行うことで、第1の振幅関数を振幅係数として持つ第1の交流出力信号と、第2の振幅関数を振幅係数として持つ第2の交流出力信号とをそれぞれ生成する演算回路であって、前記第1及び第2の振幅関数はその周期特性においてサイン及びコサイン関数に相当する所定位相だけ異なっているものとを具え、前記第1及び第2の基準電圧は、前記第1及び第2の交流出力信号における前記第1及び第2の振幅関数の周期特性における特定の位相区間を定めるものであり、この第1及び第2の基準電圧を可変することで、該特定の位相区間と前記相対的位置の変化範囲との対応関係を可変できることを特徴とする相対的回転位置検出 By performing each predetermined first operation and second a calculation using the output voltage and the first and second reference voltages of the coil portion, a first having a first amplitude function as an amplitude coefficient an AC output signal, a second amplitude function an arithmetic circuit for generating respective second AC output signal and a having as an amplitude coefficient, said first and second amplitude functions are sine and cosine function at the cycle characteristics comprising a to that differ by a predetermined phase corresponding to said first and second reference voltages are specified in the periodic characteristics of the first and second amplitude function in said first and second AC output signals of it is intended to determine the phase section, relative to the first and second reference voltages by varying, characterized in that capable of varying the relationship between the variation range of the relative position with the specific phase sections rotational position detection 置。 Location.
  10. 前記コイル部は、交流信号で励磁される1つのセンサ用コイルを配置してなり、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、これに応じて前記センサ用コイルのインピーダンスが変化し、 The coil portion is constituted by arranging one coil sensor to be excited by an AC signal, the relative position between the first and second magnetism-responsive member is changed in response to the relative rotational positions, in which depending impedance of the coil the sensor is changed in,
    前記センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイルと、 A temperature compensation coil connected in series to the coil sensor,
    前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点より、前記センサ用コイルのインピーダンス変化に基づき変化する該センサ用コイルの出力信号を取り出す回路とをさらに具備する請求項に記載の相対的回転位置検出装置。 From the connection point between the coil the sensor the temperature compensating coil, relative of claim 9, further comprising a circuit for taking out an output signal of the coil the sensor which varies based on the impedance change of the coil the sensor rotational position detecting device.
  11. 前記基準電圧を発生する回路は、交流信号が印加されるように直列接続された2つのコイルを含む第1の回路と、交流信号が印加されるように直列接続された2つのコイルを含む第2の回路とを含み、該第1の回路のコイルの接続点より前記第1の基準電圧を取り出し、該第2の回路のコイルの接続点より前記第2の基準電圧を取り出すようにした請求項又は10に記載の相対的回転位置検出装置。 The circuit for generating the reference voltage includes a first circuit comprising two coils connected in series so that an AC signal is applied, the two coils connected in series so that an AC signal is applied and a second circuit, taking out the first reference voltage from the connection point of the coil of the circuit of the first, claims the connecting point of the coil of the circuit the second they were taken out of the second reference voltage the relative rotational position detecting device according to claim 9 or 10.
  12. 前記直列接続された2つのコイルは磁性体コアを有し、該2つのコイルのそれぞれに対する磁性体コアの配置を調整することで、コイルのインピーダンスを調整し、もって該2つのコイルの接続点より取り出される基準電圧のレベルを調整できるようにした請求項11に記載の相対的回転位置検出装置。 The series-connected two coils were having a magnetic core, by adjusting the arrangement of the magnetic core for each of said two coils to adjust the impedance of the coil, than the connection point of the two coils have the relative rotational position detecting device according to claim 11 which is adapted to adjust the level of the reference voltage to be taken out.
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