JP5818104B2 - 回転角度検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転体と支持部材との位置ずれに対し検出精度が低下しにくい回転角度検出装置を提供することである。
第1磁石と第2磁石とを結ぶ方向を第1方向とし、回転軸心と第1方向とに直交する方向を第2方向とすると、第1凹曲面は、第2方向と平行に延びることなく、第1磁石から第2磁石に近づくほど第2ヨークから遠ざかるように第1磁石のN極から延びている。第2凹曲面は、第2方向と平行に延びることなく、第2磁石から第1磁石に近づくほど第2ヨークから遠ざかるように第2磁石のN極から延びている。
各磁石のN極から出た磁束は、第1ヨーク、第1ヨークと第2ヨークとの間の内空間、および、第2ヨークを順に通って各磁石のS極に至る。
また、請求項2の回転角度検出装置によれば、磁気検出素子を間に置いて対向する第1接続面および第2接続面は凸曲面から構成され、第1接続面と第2接続面との第2方向の距離は磁石から遠いほど短くなっている。そのため、磁気検出素子の周辺の広い範囲で磁束密度の差が小さくなり、検出精度の低下を抑制することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による回転角度検出装置は、例えば自動車の電子スロットルに適用されている。図1に示す電子スロットル1は、ハウジング2と、ハウジング2により回転可能に支持された回転軸3と、回転軸3を回転駆動可能なロータリーアクチュエータ4と、回転角度検出装置10とを備えている。ハウジング2は、特許請求の範囲に記載の「支持部材」に相当し、回転軸3は、特許請求の範囲に記載の「回転体」に相当する。回転角度検出装置10は、ハウジング2に対する回転軸3の回転角度を検出する。検出された回転角度を表す電気信号は、図示しないECUに入力される。ECUは、回転角度検出装置10から入力された電気信号に基づいてロータリーアクチュエータ4をフィードバック制御する。
回転角度検出装置10は、第1磁石20、第2磁石30、第1ヨーク40、第2ヨーク50、および、ホール素子61を含むホールIC60を備えている。ホール素子61は、特許請求の範囲に記載の「磁気検出素子」に相当する。
第1ヨーク40のうち第2ヨーク50と対向する内面は、第1凹曲面41、第2凹曲面42および第1平面43から構成されている。第1凹曲面41は、第2方向と平行に延びることなく、第1磁石20から第2磁石30に近づくほど第2ヨーク50から遠ざかるように第1磁石20のN極から延びている。第2凹曲面42は、第2方向と平行に延びることなく、第2磁石30から第1磁石20に近づくほど第2ヨーク50から遠ざかるように第2磁石30のN極から延びている。第1平面43は、第1方向と平行に延び第1凹曲面41と第2凹曲面42とを繋いでいる。第1平面43は、特許請求の範囲に記載の「第1接続面」に相当する。本実施形態では、第1ヨーク40の外面の形状は、内面の形状と同様である。
第1磁石20と回転軸心Rとの距離X1は、第2磁石30と回転軸心Rとの距離X2と等しい。また、第1ヨーク40、第2ヨーク50、第1磁石20および第2磁石30からなる筒体は、回転軸心Rを通り且つ第2方向と平行な仮想面Sを境に面対称な形状である。
(1)基準位置
図4に示すように各ヨーク40、50が基準位置に位置しているとき、ホール素子61およびその周辺を通過する磁束は、ホール素子61の感磁面に対し平行な経路を辿る。そのため、基準位置における回転軸3の回転角度を0[°]とすると、図9に示すように、回転軸3の回転角度が0[°]であるときホール素子61が検出する磁束密度は0[mT]である。
回転軸3の回転に伴って各ヨーク40、50が基準位置から回転すると、ホール素子61およびその周辺を通過する磁束は、ホール素子61の感磁面に対し交差するような経路を辿る。例えば、回転軸3の回転角度が45[°]であるとき図5に示すようになり、回転軸3の回転角度が−45[°]であるとき図6に示すようになる。そして、図7に示すように回転軸3の回転角度が90[°]であるとき、および、図8に示すように回転軸3の回転角度が−90[°]であるとき、磁束はホール素子61の感磁面を垂直に通過する。
したがって、第1ヨーク40のうち第1平面43から内空間55に漏れて第2ヨーク50の第2平面53に至る磁束は、湾曲することなく第2方向と平行な経路を辿る。そのため、ホール素子61およびその周辺の一層広い範囲で磁束が第2方向と平行になる。その結果、ホール素子61の位置ずれに起因する検出精度の低下を一層抑制することができる。
本発明の第2実施形態による回転角度検出装置を図11及び図12に基づき説明する。
回転角度検出装置70では、第1ヨーク71のうち第2ヨーク73と対向する内面は、第1凹曲面41、第2凹曲面42および第1凸曲面72から構成されている。第1凸曲面72は、第1凹曲面41と第2凹曲面42とを繋いでおり、回転軸心R側に出っ張っている。本実施形態では、第1ヨーク71の外面の形状は、内面の形状と同様である。
第2ヨーク73のうち第1ヨーク71と対向する内面は、第3凹曲面51、第4凹曲面52および第2凸曲面74から構成されている。第2凸曲面74は、第3凹曲面51と第4凹曲面52とを繋いでおり、回転軸心R側に出っ張っている。本実施形態では、第2ヨーク73の外面の形状は、内面の形状と同様である。
本発明の他の実施形態では、第1ヨークおよび第2ヨークの内壁が有する凹曲面と凸曲面とは、曲率半径が一定でなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、第1ヨークおよび第2ヨークの外面の形状は、内面の形状と異なっていてもよい。
参考形態ではあるが、第1磁石と回転軸心との距離は、第2磁石と回転軸心との距離と異なっていてもよい。
参考形態ではあるが、第1ヨークおよび第2ヨークの形状は、回転軸心を通り且つ第2方向と平行な仮想面を境に面対称な形状でなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、回転角度検出装置は、車両の他の装置に適用されてもよいし、車両以外の装置に適用されてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
30・・・第2磁石 40、71・・・第1ヨーク
41・・・第1凹曲面 42・・・第2凹曲面
43・・・第1平面(第1接続面) 50、73・・・第2ヨーク
51・・・第3凹曲面 52・・・第4凹曲面
53・・・第2平面(第2接続面) 61・・・ホール素子(磁気検出素子)
72・・・第1凸曲面(第1接続面) 74・・・第2凸曲面(第2接続面)
Claims (5)
- 支持部材(2)に対する回転体(3)の回転角度を検出する回転角度検出装置(10、70)であって、
前記回転体の回転軸心(R)に対し離間し、前記回転軸心と同心の仮想円の接線方向に着磁されている第1磁石(20)と、
前記回転軸心に対し前記第1磁石とは反対側に位置し、着磁方向が前記第1磁石と同じである第2磁石(30)と、
前記第1磁石のN極と前記第2磁石のN極とを繋いでいる第1ヨーク(40、71)と、
前記回転軸心に対し前記第1ヨークとは反対側に位置し、前記第1磁石のS極と前記第2磁石のS極とを繋ぎ、前記第1ヨークと共に前記回転体に固定される第2ヨーク(50、73)と、
前記回転軸心に位置し、前記支持部材に固定され、前記回転体と前記支持部材との相対回転に伴って生じる磁界の変化に応じた電気信号を出力する磁気検出素子(61)と、
を備え、
前記第1磁石と前記第2磁石とを結ぶ方向を第1方向とし、
前記回転軸心と前記第1方向とに直交する方向を第2方向とすると、
前記第1ヨークのうち前記第2ヨークと対向する内壁は、
前記第2方向と平行に延びることなく、前記第1磁石から前記第2磁石に近づくほど前記第2ヨークから遠ざかるように前記第1磁石のN極から延びている第1凹曲面(41)と、
前記第2方向と平行に延びることなく、前記第2磁石から前記第1磁石に近づくほど前記第2ヨークから遠ざかるように前記第2磁石のN極から延びている第2凹曲面(42)と、
前記第1凹曲面と前記第2凹曲面とを接続し、前記第1方向と平行に延びる平面または前記回転軸心側に出っ張る凸曲面から構成されている第1接続面(43、72)と、を有し、
前記第2ヨークのうち前記第1ヨークと対向する内壁は、
前記第2方向と平行に延びることなく、前記第1磁石から前記第2磁石に近づくほど前記第1ヨークから遠ざかるように前記第1磁石のS極から延びている第3凹曲面(51)と、
前記第2方向と平行に延びることなく、前記第2磁石から前記第1磁石に近づくほど前記第1ヨークから遠ざかるように前記第2磁石のS極から延びている第4凹曲面(52)と、
前記第3凹曲面と前記第4凹曲面とを接続し、前記第1方向と平行に延びる平面または前記回転軸心側に出っ張る凸曲面から構成されている第2接続面(53、74)と、を有し、
前記第1凹曲面および前記第2凹曲面の曲率中心線(C1)は、前記回転軸心に対し前記第2方向の前記第2ヨーク側に位置し、且つ、前記回転軸心と前記第2ヨークとの間に位置し、
前記第3凹曲面および前記第4凹曲面の曲率中心線(C2)は、前記回転軸心に対し前記第2方向の前記第1ヨーク側に位置し、且つ、前記回転軸心と前記第1ヨークとの間に位置し、
前記第1ヨークおよび前記第2ヨークは、前記回転軸心を通り且つ前記第2方向と平行な仮想面(S)を境に面対称な形状であり、
前記第1ヨークおよび前記第2ヨークは、前記回転軸心を通り且つ前記第1方向と平行な他の仮想面を境に面対称な形状であることを特徴とする回転角度検出装置。 - 前記第1接続面(72)および前記第2接続面(74)は、前記回転軸心側に出っ張る凸曲面であることを特徴とする請求項1に記載の回転角度検出装置(70)。
- 前記第1磁石と前記回転軸心との距離(X1)は、前記第2磁石と前記回転軸心との距離(X2)と等しいことを特徴とする請求項1または2に記載の回転角度検出装置(10、70)。
- 前記磁気検出素子から入力された電気信号が前記回転体の回転角度に対して線形に変化するように補正するリニア補正手段(68)、をさらに備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転角度検出装置(10、70)。
- 前記磁気検出素子はホール素子であ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回転角度検出装置(10、70)。
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