JP5376348B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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Description
これにより、磁気検出手段は、磁気検出手段とヨークとの相対移動による磁束方向の変化に応じて、方向が異なる磁束ベクトルを検出することができる。このため、磁気検出手段により出力される信号は、磁気検出手段とヨークとの相対移動によって正の値または負の値をとる。よって、磁気検出手段により出力される信号の0値を跨る区間に対応する角度範囲を検出範囲とする場合、磁気検出手段により出力される信号の直線性を高めることができる。
これにより、磁束発生手段と磁気検出手段とが当接することにより、磁束発生手段と磁気検出手段との間の距離が0となる。このため、磁気検出手段と磁束発生手段との間の距離が組付け毎に異なることを防止することができ、製品間の品質差をさらに低減するこができる。また、磁気回路の体格を小型にでき、磁束発生手段から発生した磁束の減磁を抑制することができる。さらに、磁気検出手段を通過する磁束が受ける外乱磁界の影響をより抑制することができる。
これにより、磁束は平坦面と垂直となる方向から磁束流入部に入り込む。また、磁気検出手段を通り過ぎて、平坦面から磁束流入部に入り込む磁束の密度は、磁気検出手段とヨークとの相対移動により均一に変化する。このため、磁気検出手段による検出精度を高めることができる。
これにより、磁気検出手段が、突出点両側のうち、一方で検出される磁束の方向と、他方で検出される磁束の方向とが逆となる。このため、磁気検出手段が突出点を跨って移動するとき、磁気検出手段により出力される信号の直線性をより高めることができる。
これにより、磁気検出手段および磁束発生手段は緩衝材により保護され、応力による磁気検出手段の出力変動、および、応力による磁気検出手段または磁束発生手段の損傷を抑制することができる。
これにより、磁気検出手段および磁束発生手段は、固定部とともに固定されているため、移動するときの振動などによる磁気検出手段または磁束発生手段の損傷を抑制することができる。
また、請求項8に係る発明によると、磁束検出手段は、検出対象の回転軸線上に位置する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による位置検出装置は、例えば、車両のスロットル弁等の回転部に用いられ、回転部の回転角度を検出する回転角検出装置である。回転角検出装置1は、図1に示すように、固定部80、ヨーク11、「磁束発生手段」としての永久磁石20、およびホールIC30等を備えている。
ヨーク11は、磁性材料により円筒状に形成されている(図2参照)。また、ヨーク11は、「検出対象」としての回転部90に設けられ、回転部90とともに回転する。ヨーク11は板状の弦部111を有する。弦部111は、ヨーク11の内壁の他の部分に対し内側方向に形成される。弦部111は、特許請求の範囲における「磁束流入部」に対応する。弦部111の内壁には平坦面112が形成されている。
ホール素子31は、ヨーク11がホール素子31および永久磁石20に対して回転軸線Oの周りを相対回転することにより生じる磁束の密度に応じた信号を出力する。ADC34は、ホール素子31が出力するアナログ値をデジタル値に変換し、DSP32に伝送する。以下、ADC34によって変換されたデジタル値を単に実出力値という。DSP32は、実出力値に対し多点補正等の補正処理および回転角演算処理等を行う。また、DSP32は、処理結果をDAC35に伝送する。DAC35は、DSP32から伝送されたデジタル値をアナログ値に変換しECU100に出力する。
(1)本実施形態では、永久磁石20およびホールIC30は固定部80に固定され、ホールIC30は永久磁石20に対して定位置に配置されている。これにより、ホール素子31は永久磁石20に対して定位置に配置される。このため、永久磁石20とホール素子31との間の距離が組付け毎に異なることを抑制することができる。よって、製品間の品質差を低減することができる。また、永久磁石20およびホールIC30は、ヨーク11の内側に配置されているため、ホール素子31を通過する磁束が外乱磁界の影響を受けることを抑制することができる。さらに、永久磁石20とホール素子31とを近く配置すれば、磁気回路の体格を小型にできる。
これにより、永久磁石20とホールIC30との間の距離が0となり、永久磁石20とホール素子31との間の距離が一定となる。このため、永久磁石20とホール素子31との間の距離が組付け毎に異なることを防止することができ、製品間の品質差をさらに低減することができる。また、磁気回路の体格をより小型にでき、永久磁石20から発生した磁束の減磁を抑制することができる。さらに、ホール素子31を通過する磁束が受ける外乱磁界の影響をより抑制することができる。
ホール素子31は、ホール素子31とヨーク11との相対移動による磁束方向の変化に応じて、方向が異なる磁束ベクトルを検出することができる。このため、実出力値は、ホール素子31とヨーク11との相対移動によって正の値または負の値をとる。よって、実出力値の0値を跨る区間に対応する角度範囲を検出範囲とする場合、実出力値の直線性を高めることができる。
(6)本実施形態では、ホールIC30および永久磁石20は、固定部80に固定されている。これにより、ホール素子31および永久磁石20は、固定部80とともに固定されているため、移動するときの振動などによるホール素子31または永久磁石20の損傷を抑制することができる。
(8)本実施形態では、実出力値に対して多点補正を行うことで、検出精度を高めることができる。
本発明の第2実施形態の位置検出装置を図8に基づいて説明する。上記第1実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
図8に示すように、本実施形態の回転角検出装置2のヨーク12は円筒状に形成され、内壁の他の部分に対し内側方向に突出する突出部121を有する。突出部121は特許請求の範囲における「磁束流入部」に対応する。突出部121は、ホール素子31に対向する平坦面122を有する。
本実施形態は、上記第1実施形態の効果と同様な効果を得ることができる。
本発明の第3実施形態による位置検出装置は、例えば自動車のトランスミッション、アクセル、ブレーキ等のストローク部に用いられ、ストローク部のストローク量を検出するストローク検出装置である。
図9に示すように、ストローク検出装置3は、リニアアクチュエータ60のストローク部61と固定部80との相対移動により検出された信号をECU100に出力する。ECU100は、ストローク検出装置3から出力された信号に基づいて、固定部80に対するストローク部61の相対ストローク量を算出し、リニアアクチュエータ60をフィードバック制御する。以下、ストローク部61の移動方向を「X方向」とし、X方向と直交する図9の上下方向を「Y方向」とする。
本実施形態は、上記第1実施形態の効果(1)〜(6)、(8)と同様な効果を得ることができる。
本発明の第4実施形態によるストローク検出装置を図15、16に基づいて説明する。上記第3実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
図15に示すように、本実施形態のストローク検出装置4のヨーク14は、矩形の筒状に形成され、内壁の他の部分に対し内側方向に突出する円弧状の突出部141を有する。突出部141は、ヨーク14の内側に、突出点142、第1弧面143、および第2弧面144を有する。突出点142を通りX方向およびY方向と直交する線をヨーク14の基準線L4とする。ここで、突出部141は、特許請求の範囲における「磁束流入部」に対応する。
本発明の第5実施形態によるストローク検出装置を図17に基づいて説明する。上記第3実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
図17に示すように、本実施形態のストローク検出装置5のヨーク15は、矩形の筒状に形成され、内壁の他の部分に対し内側方向に突出する角状の突出部151を有する。突出部151は、ヨーク15の内側に、突出点152、第1斜面153、および第2斜面154を有する。突出点152を通りX方向およびY方向と直交する線をヨーク15の基準線L5とする。ここで、突出部151は、特許請求の範囲における「磁束流入部」に対応する。
上記実施形態では、磁束発生手段としての永久磁石とホールICとが当接する例を示した。これに対し、他の実施形態では、永久磁石とホールICとを当接させずに固定することとしても良い。
上記実施形態では、緩衝材としてシリコンゴムを使用する例を示した。これに対し、他の実施形態では、樹脂、ゴム等の緩衝材を用いることとしても良い。
また、上記実施形態では、ホール素子と永久磁石とがモールド部を介して当接している例を示した。これに対し、他の実施形態では、ホール素子と永久磁石とが直接に当接することとしても良い。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
3、4、5・・・ストローク検出装置(位置検出装置)、
11、12、13、14、15・・・ヨーク、
20・・・永久磁石(磁束発生手段)、
31・・・ホール素子(磁気検出手段)、
61・・・ストローク部(検出対象)、
80・・・固定部、
90・・・回転部(検出対象)、
111・・・弦部(磁束流入部)、
121、131、141、151・・・突出部(磁束流入部)。
Claims (9)
- 検出対象(61、90)の位置を検出する位置検出装置(1、2、3、4、5)であって、
固定部(80)と、
前記検出対象または前記固定部のいずれか一方に設けられる磁束発生手段(20)と、
前記検出対象または前記固定部のいずれか他方に設けられ、前記磁束発生手段の周囲に磁性材料により筒状に形成され、内壁の他の部分に対し前記磁束発生手段に近接するよう形成され、前記磁束発生手段が発生した磁束が優先的に流入する磁束流入部(111、121、131、141、151)を有するヨーク(11、12、13、14、15)と、
前記磁束発生手段に対して定位置に配置され、前記磁束流入部と前記磁束発生手段との間の磁束の密度および角度に応じた信号を出力する磁気検出手段(30)と、
を備え、
前記磁気検出手段は、前記磁束発生手段が発生する磁束の方向と直交する方向に感磁方向を設けていることを特徴とする位置検出装置。 - 前記磁束発生手段と前記磁気検出手段とは、互いに当接していることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。
- 前記磁束流入部(111、121、131)は、前記ヨーク(11、12、13)の内側に平坦面(112、122、132)を有することを特徴とする請求項1または2に記載の位置検出装置(1、2、3)。
- 前記磁束流入部(141、151)は、前記ヨーク(14、15)の内側の他の部分に対し内側方向に突出する突出点(142、152)を有することを特徴とする請求項1または2項に記載の位置検出装置(4、5)。
- 前記磁気検出手段および前記磁束発生手段は緩衝材(50)により覆われていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の位置検出装置。
- 前記磁気検出手段および前記磁束発生手段は、前記固定部に設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の位置検出装置。
- 前記検出対象(90)は、前記固定部に対して相対回転し、
前記磁束検出手段は、前記検出対象の相対回転角度を検出することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の位置検出装置(1、2)。 - 前記磁束検出手段は、前記検出対象の回転軸線上に位置することを特徴とする請求項7に記載の位置検出装置。
- 前記検出対象(61)は、前記固定部に対して相対直線運動し、
前記磁束検出手段は、前記検出対象の相対直線変位量を検出することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の位置検出装置(3、4、5)。
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