JPH02162211A

JPH02162211A - 相対変位検出装置

Info

Publication number: JPH02162211A
Application number: JP31651288A
Authority: JP
Inventors: Jun Matsushima; 松島　潤; Yukito Kageyama; 蔭山　徹人; Kenji Wakazono; 若園　憲次; Shigekazu Nakamura; 中村　繁和
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1990-06-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は第１軸体と第２軸体の相対変化を検出する相対
変位検出装置に関する。

［従来の技術］従来より、連設体であるネジリ棒体（トーションバー）
を介して連結される第１軸体と第２軸体の相対角度変化
の内、方向と変化量とを検出した後に、第２軸体に対し
て相対角度変化の検出結果に応じた方向と変化量をもつ
駆動力を与えるようにして構成される装置が提案されて
いるが、その応用例としての電動パワーステアリング装
置が知られている。

そして、この電動パワーステアリング装置の相対変位検
出装置には、第１軸体、すなわちステアリングの回転力
が伝達される入力軸と第２軸体、つまりステアリングギ
ア装置に連結される出力軸の相対角度を検出するための
摺動接点式の検出装置が使用されている。

この摺動接点式の検出装置は人力軸と出力軸との間の相
対角度変化を検出するためのスライド接点と抵抗線とで
構成される検出部分と、第１軸体と第２軸体との間の相
対角度の検出結果を本体側へ取り出すためのスリップリ
ングとブラシとで構成される取り出し部分の両方とで構
成されている。

また、このようなパワーステアリング装置に用いられる
位置検出装置の形式として実開昭６３−１２２２２８号
、実開昭６３−１２１３８７号も提案されている。

そして、検出部分と取り出し部分とは摺動接点式をその
基本原理としているために、車両の安全基準を考慮して
スリップリングには金メツキ処理等を施す上に、抵抗線
は高価ではあるが温度特性に優れるセラミック基板上に
形成して万全を期していた。

このようにして構成される摺動接点式の検出装置は高価
である上、信頼性や耐久性に乏しいことから、本願出願
人は、高価である点と信頼性や耐久性に乏しいという問
題点を解消した相対変位検出装置を特願昭６３−２４４
４５４号において提案している。

そして、このように提案された相対変位検出装置に設け
られる磁気センサは、２個以上を所定間隔離して設ける
ことにより、検出時に発生する脈動を相殺する一方、磁
気センサをセンサ部材で挟持して磁性体コアの外周面の
近傍に部分的に設けるようにして検出信号を得るように
している。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来の相対変位検出装置に設けられる磁
気センサは上述のように構成されているので、２個以上
を所定間隔離して設けなけらばならない上に、磁気セン
サに接続される検出回路は作動増幅等しなければならな
い問題点があった。

また、磁気センサはセンサ部材で挟持されて磁性体コア
の外周面の近傍に部分的に設けていたので、永久磁石の
磁束を有効利用できない問題点があった。

したがって、本発明の相対変位検出装置は上述の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは
、１個の磁気センサを使用しても脈動の検出防止が可能
であり、また永久磁石の磁束を有効利用できる相対変位
検出装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上述の問題点を解決し、目的を達成するために本発明の
相対角度検出装置は以下の構成を備える。すなわち、筺
体に回動自在に軸支される第１軸体と、該第１軸体に固
定される永久磁石と、前記筺体に回動自在に軸支される
とともに前記第１軸体に対して対向して配置される第２
軸体と、該第２軸体に固定される磁性体コアと、前記筺
体に固定されるとともに前記磁性体コアの外周面の近傍
に配設されるリング形状の磁性体部材により挟持される
磁気センサを備える相対変位検出装置であって、前記永
久磁石と前記磁性体コアとの相対変位により生じる磁束
の変化を、前記第１軸体及び前記第２軸体の回動輪回り
の相対位置変化の方向と変位の変化量として、前記磁気
センサにより検出するようにしている。

［作用］第１軸体と第２軸体の回動軸回りの相対位置変化の方向
と変位の変化量が、第１軸体に固定される永久磁石と、
第２軸体に固定される磁性体コア間の磁束変化として発
生すると、筺体に固定されるとともに前記磁性体コアの
外周面の近傍に配設されるリング状の磁性体部材に挟持
される磁気センサにより検出するように働く。

［実施例］以下に実施例について図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施例］第１図は第１実施例の相対変位検出装置の中心断面図、
また第２図は第１図のＸ−Ｘ矢視断面図である。

両図において、第１軸体１の下端は不図示の回転手段等
に連結されており、本体ｌｏｏの軸受１０１により、回
動自在に軸支されている。

そして、上端部分の近傍には第１軸体１の外周径が内周
径となっている多極着磁された磁石輪４．４０が図示の
ように固定されている。

また、この第１軸体ｌの上端面には図中−点鎖線図示の
ネジレ棒体３を挿入ならびに固定する穴が設けられてお
り、図示のようにビン３Ａによって、第１軸体１とネジ
レ棒体３とを一体的に構成するようにしている。

つまり、第１軸体１の回動動作が磁石輪４．４０の回動
動作となるようになっている。

一方、本体１００の軸受１０１により回動自在に軸支さ
れている第２軸体２の下端には前述のネジレ棒体３を挿
入ならびに固定する穴部が穿設されており、ビン３Ａに
より、図示のように第１軸体ｌと第２軸体２とが、ネジ
レ棒体３を介して一体的に回動するようになっている。

一方、下面７Ａを有するフランジ体７は第２軸体２に対
して固定されており、第２軸体２と一体的になる様に構
成されている。このフランジ体７の下面７Ａには、磁性
体で形成される下部歯形状コア８０が設けられているが
、この下部歯形状コア８０と後述の上部歯形状コア８は
単一の歯形状コア板として構成されるものであり、磁束
が外部へ濡れないようにしている。

ここで、上述の歯形状コア板は必ずしも単一の構成にし
ないで、複数枚数の歯形状コア板を積層する構成として
も良い。

この下部歯形状コア８０の下部には非磁性体材料で形成
されるスペーサ９が設けられるが、このスペーサ９の上
下面には磁性体材料で形成され、上記の下部歯形状コア
８０と上部歯形状コア８はこのスペーサ９を介して第１
図に図示のように一体的にされている。

そして上記の磁石輪４．４０は夫々が図示のように磁石
輪４が上部歯形状コア８と、また磁石輪４０が下部歯形
状コア８０と上下方向の位置関係が一致されて設けられ
ている。

次に、基板１１０上に配線される磁気センサ１１は図示
のように磁性材料より成るセンサ部材６．６０に挟まれ
るように設けられるが、このセンサ部材６．６０は上部
歯形状コア８と下部歯形状コア８０の外周面を取り囲む
ようにして上記の本体１００に設けられる。

したがって、上述の歯形状コアと軸体等が回転しても、
本体１００に固定された磁気センサ１１は動くことがな
い。また、センサ部材６．６０に挟まれるように設けら
れる磁気センサ１１は軸体の回転軸方向から組み入れる
ことが可能となり、設計、組み立ての自由度が高くなる
。

次に、第２図においては磁石輪４と上部歯形状コア８及
び下部歯形状コア８０の位置関係が示されているが、図
中、第１軸体１と第２軸体２は互いに中立状態にある状
態が図示されており、磁石輪４は図示のように、第１軸
体１の同心円方向に向かってＮ極とＳ極に互い違いに着
磁されるとともに、ラジアル方向に角度が３０度の傾き
を有している磁石部分４Ｂが合計で１２部部分列される
ように多極着磁されている。

ここで、上記の磁石部分は上記の１２部分に限定される
ものではなく、着磁極数の増減つまり円周のラジアル方
向の分割角度を変えることにより、検出角度をさらに細
かく、もしくは粗くすることが可能なことは言うまでも
ない。

一方、複数枚数の板状の磁性材料を積層して構成される
上部歯形状コア８と下部歯形状コア８０は図示のように
、コア片８Ａ、コア片８０Ａを夫々合計６個形成してお
り、磁石輪４．４０の磁束変化をコア片８Ａの先端部に
より検出するようにしており、これらコア片８Ａ、８０
Ａは図示のように角度６０度の間隔で設けられている。

次に、磁気センサ１１は１個がリング状のセンサ部材６
．６０の間に設けられるが、これらセンサ部材６．６０
は同じくリング状の副スペーサ１２を介して一体的にな
るようにされており、図示のように上部歯形状コア８と
下部歯形状コア８０の外周面にセンサ部材６．６０の内
周面が夫々位置するようにされている。

このように磁気センサ１１を設けることにより、歯形状
コアの歯数骨に応じて発生する磁気センサ１１の出力の
脈動は全周分が積分される結果、脈動は発生すること無
く検出できる。

［第２実施例］第３図は第２実施例の相対変位検出装置の中心断面図を
示したものであり、基本構成は第１図に基づいて説明し
た、第１実施例との差がないことから、同一の部品には
第１図と同一の番号を付して説明は省略し、相違部分に
ついてのみ説明すると、第３図において、磁石輪４は図
示のように、第１軸体１の同心円方向に向かってＮ極と
Ｓ極に互い違いに着磁されるとともに、ラジアル角度が
６０度の傾きを有している磁石部分４Ｂが合計で６部分
が配列されるように多極着磁されている。

一方、磁性材料からなる上部歯形状コア８と下部歯形状
コア８０からは図示のように、コア片８Ａ、コア片８０
Ａが上記の磁石輪４の外周面を取り囲むようにして夫々
３個、合計で６個が形成されており、磁石輪４の磁束変
化をコア片８Ａ、８０Ａの先端部により検出するように
している。

このように構成することで、磁石輪４は１個で済むよう
になる上に、コア片８Ａ、８０Ａは磁石輪４の全ての磁
石部分４Ｂに対向するようになることから、上記の第１
実施例において説明したように磁石部分４Ｂから発生す
る磁力が１個おきにコア片８Ａ、８０Ａに伝達される構
成に比較して非常に効率良く磁石部分４Ｂの磁力がコア
片８Ａ８０Ａに伝達されることになる。

一方、磁気センサ１１は１個がリング状のセンサ部材６
．６０の間に設けられるが、これらセンサ部材６．６０
は同じくリング状の副スペーサ１２を介して一体的にな
るようにされており、図示のように上部歯形状コア８と
下部歯形状コア８０の外周面にセンサ部材６．６０の内
周面が夫々位置するようにされている。

磁気センサ１１をこのように設けることにより、歯形状
コアの歯数分に応じて発生する磁気センサ１１の出力の
脈動は全周分が積分される結果、脈動は発生すること無
く検出できる。

［第３実施例］第４図は第３実施例の相対変位検出装置の中心断面図で
ある。

第４図において、基本構成は第１図に基づいて説明した
、第１実施例と差がないので、同一の部品には第１図と
同一の番号を付して説明は省略し、相違部分についての
み説明する。

第４図において、磁石輪４は図示のように、第１軸体ｌ
の長手方向にＮ極とＳ極に互い違いに着磁されるととも
に、ラジアル角度が６０度の傾きを有している磁石部分
４Ｂが合計で６部分配列されるように多極着磁されてい
る。

一方、複数枚数の板状の磁性材料を積層して構成される
上部歯形状コア８と下部歯形状コア８０からは図示のよ
うに、コア片８Ａ、コア片８０Ａが上記の磁石輪４の上
面に近接するように夫々３、個、合計で６個が形成され
ており、磁石輪４の磁束変化をコア片８Ａ、８０Ａの先
端部により検出するようにしている。

このように構成することで、磁石輪４は１個で済むよう
になる上に、コア片８Ａ、８０Ａは磁石輪４の全ての磁
石部分４Ｂに対向するようになることから、上記の第１
実施例において説明したように、磁石部分４Ｂから発生
する磁力が１個おきにコア片８Ａ、８０Ａに伝達される
構成に比較して、非常に効率良く磁石部分４Ｂの磁力が
コア片８Ａ、８０Ａに伝達されることになる。

また、磁気センサ１１は１個がリング状のセンサ部材６
．６０の間に設けられるが、これらセンサ部材６．６０
は同じくリング状の副スペーサ１２を介して一体的にな
るようにされており、図示のように上部歯形状コア８と
下部歯形状コア８０の外周面にセンサ部材６．６０の内
周面が夫々位置するようにされている。

磁気センサ１１をこのように設けることにより、歯形状
コアの歯数分に応じて発生する磁気センサ１１の出力の
脈動は全周分が積分される結果、脈動は発生すること無
く検出できることになる。

以上、第１実施例から第３実施例で説明したように、１
個の磁気センサを使用しても脈動の検出防止が可能であ
り、また永久磁石の磁束を有効利用できることになるが
、フェイルセーフを考慮して磁気センサを複数個設ける
ようにしても一向に構わない。

［発明の効果］上述のように本発明の相対変位検出装置は、１個の磁気
センサを使用しても脈動の検出防止が可能であり、また
永久磁石の磁束を有効利用できる相対変位検出装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は第１実施例の相対変位検出装置の中心断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ矢視断面図、第３図は第２実施例の相対変位検出装置の中心断面図、第４図は第３実施例の相対変位検出装置の中心断面図で
ある。図中、１・・・第１軸体、２・・・第２軸体、３・・・
ネジレ棒体、４．４０・・・磁石輪、４Ｂ・・・磁石部
分、６．６Ｑ・・・センサ部材、７・・・フランジ体、
８・・・上部歯形状コア、１２・・・副スペーサ、８０
・・・下部歯形状コア、８Ａ、８０Ａ・・・コア片、９
・・・スペーサ、１１・・・磁気センサ、１００・・・
本体、１１０・・・基板、１０１・・・軸受である。 ■

Claims

【特許請求の範囲】

筺体に回動自在に軸支される第１軸体と、該第１軸体に
固定される永久磁石と、前記筺体に回動自在に軸支され
るとともに前記第１軸体に対して対向して配置される第
２軸体と、該第２軸体に固定される磁性体コアと、前記
筺体に固定されるとともに前記磁性体コアの外周面の近
傍に配設されるリング形状の磁性体部材により挟持され
る磁気センサを備える相対変位検出装置であつて、前記
永久磁石と前記磁性体コアとの相対変位により生じる磁
束の変化を、前記第１軸体及び前記第２軸体の回動軸回
りの相対位置変化の方向と変位の変化量として、前記磁
気センサにより検出することを特徴とする相対変位検出
装置。