JPH05172506A - 回転角度センサ - Google Patents

回転角度センサ

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Publication number
JPH05172506A
JPH05172506A JP3357090A JP35709091A JPH05172506A JP H05172506 A JPH05172506 A JP H05172506A JP 3357090 A JP3357090 A JP 3357090A JP 35709091 A JP35709091 A JP 35709091A JP H05172506 A JPH05172506 A JP H05172506A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shaft
magnet
magnetic
rotation angle
angle sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3357090A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikio Hamada
幹生 浜田
Tsutomu Ikeda
勉 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisan Industry Co Ltd
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisan Industry Co Ltd filed Critical Aisan Industry Co Ltd
Priority to JP3357090A priority Critical patent/JPH05172506A/ja
Publication of JPH05172506A publication Critical patent/JPH05172506A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 無接触型の回転角度センサにおいて、磁石部
材を特に加工することなくシャフトに適切且つ容易に取
付けることができるようにする。 【構成】 基板(11)の板面に磁気抵抗素子(12)
を付着した検出素子(10)を備え、非磁性材料で形成
した支持部材(21)をシャフト(2)の端部に装着す
ると共に、磁石部材(20)を支持部材(21)の所定
位置に支持し、少くとも磁気抵抗素子(12)を含む磁
界を形成するように配置する。而して、検出素子(1
0)に対するシャフト(2)の回転に伴う磁束変化によ
りシャフト(2)の回転角度を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シャフトの回転角度を
検出する回転角度センサに関し、特に磁気抵抗素子を用
いた無接触型の回転角度センサに係る。
【0002】
【従来の技術】近時、回転角度あるいは回転位置を検出
するセンサに関し、無接触機構を構成し、あるいはシャ
フトの慣性損失を小さくする等の要請から磁気センサの
利用が注目されている。この磁気センサには磁気抵抗素
子が用いられ、シャフトの先端に装着された永久磁石に
素子の板面が対向するように配置されている。
【0003】上記磁気抵抗素子としては半導体磁気抵抗
素子と強磁性磁気抵抗素子が知られている。前者は半導
体の電気抵抗が磁界中で変化する性質を利用したもので
ある。後者は磁界中の強磁性体に関し磁化方向と電流方
向のなす角度によって抵抗が異方的に変化する性質を利
用したものである。これは異方性磁気抵抗効果と呼ば
れ、磁界の大きさによる負性磁気抵抗効果と区別され
る。即ち、通常の強磁性体にあっては、異方性磁気抵抗
効果により電流と磁化方向が平行になった時に抵抗が最
大となり、直交した時に最小となる。而して、この効果
を利用すべく、例えば特開平2−298815号公報に
記載のように、基板の板面に薄膜の強磁性磁気抵抗素子
を折線状に付着して検出素子を構成し、磁石部材と検出
素子の何れか一方をシャフトに装着し他方をシャフトに
対し所定の位置に固定した回転角度センサが知られてい
る。
【0004】上記公報に従来技術として引用された特開
昭62−237302号公報においては、シャフトの直
径より大きな永久磁石がシャフトの端面に取付けられて
いるが、具体的な取付手段は示されていない。これに対
し、上記公報に記載された一実施例における磁石部材は
永久磁石とその両側面に接着等によって接合された一対
の断面略L字状の磁性体腕部から成り、永久磁石がシャ
フトに固着されている。また、上記公報の第9図におい
ては、永久磁石に磁性体腕部を接合した後、両者及びシ
ャフトを樹脂モールドによって固定するようにした実施
例が示されている。更に、上記公報の第10図において
は、プラスチックマグネットによってシャフトの先端部
を含み一体に成形した実施例が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の公報に記載のよ
うに、磁石部材のシャフトへの取付手段としては、シャ
フト端面への直接接着、樹脂モールドによる一体化、プ
ラスチックマグネットの利用等があるが、磁石部材をシ
ャフトに直接接着する場合には位置決めが困難であり、
取付位置のずれにより所期の検出精度が得られないおそ
れがある。樹脂モールドにより永久磁石をシャフトに一
体化する場合には、成形時の熱及び圧力により永久磁石
に割れが生ずるおそれがあるので製造が容易ではない。
更に接合性を良好にすべく永久磁石にも加工を加える場
合には、製造工程が複雑となるだけでなく、利用し得る
永久磁石が限定され、小型に形成することが困難とな
る。プラスチックマグネットを用いる場合には、シャフ
トに抜け止めの溝等を形成しなければならず、場合によ
ってはシャフトに対し複雑な加工が必要となり、一体成
形も必ずしも容易ではない。また、プラスチックマグネ
ットの磁気特性上、然程小型に形成することができな
い。
【0006】そこで、本発明は無接触型の回転角度セン
サにおいて、磁石部材を特に加工することなくシャフト
に適切且つ容易に取付けることができるようにすること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、基板の板面に磁気抵抗素子を付着した検
出素子を備え、該検出素子に対するシャフトの回転に伴
う磁束変化により該シャフトの回転角度を検出する回転
角度センサにおいて、非磁性材料で形成し前記シャフト
の端部に装着した支持部材と、該支持部材の所定位置に
支持し少くとも前記磁気抵抗素子を含む磁界を形成する
磁石部材とを備えることとしたものである。
【0008】また、本発明は、基板の板面に磁気抵抗素
子を付着した検出素子を備え、該検出素子に対するシャ
フトの回転に伴う磁束変化により該シャフトの回転角度
を検出する回転角度センサにおいて、前記シャフトの端
面の所定位置に形成した凹部に収容し、少くとも前記磁
気抵抗素子を含む磁界を形成する磁石部材と、該磁石部
材を覆うように前記シャフトに固定する蓋体と、該蓋体
と前記磁石部材との間に介装し両者間を拡開する方向に
付勢する弾性部材とを備えたものとするとよい。
【0009】
【作用】上記の構成になる回転角度センサにおいては、
磁石部材は非磁性材料で形成された支持部材の所定位置
に支持され、この支持部材がシャフトの端部に装着され
るので、シャフトに対し適切に取付けられる。また、シ
ャフトの端面を覆う蓋体を設けると共に蓋体と磁石部材
との間に弾性部材を介装したものにおいても、磁石部材
はシャフトの所定位置に適切に取付けられる。
【0010】而して、シャフトが回転すると、磁石部材
が検出素子に対して相対的に回転する。この相対的な回
転に応じ、検出素子の磁気抵抗素子に対してこれを含む
磁界が変化するので抵抗値が変化し、検出素子からシャ
フトの回転に応じた信号が出力される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の回転角度センサを内燃機関の
スロットルポジションセンサに適用した実施例について
図面を参照して説明する。電子制御燃料噴射装置を搭載
した内燃機関においては、スロットルポジションセンサ
が装着され、その出力信号が燃料噴射制御等に供されて
いる。このスロットルポジションセンサはスロットルバ
ルブシャフトに連結され、通常、スロットルバルブ開度
(以下、スロットル開度という)に応じて変化するスロ
ットル開度信号と、アイドル域か出力域かによりオンオ
フするアイドル信号が出力される。このスロットルポジ
ションセンサとして、無接触型の回転角度センサが用い
られている。
【0012】図1は本発明の一実施例に係るスロットル
ポジションセンサ1を示すもので、図示しないスロット
ルボデーに装着され、シャフト2が図示しないスロット
ルシャフトに連動して回動するように支持されている。
即ち、スロットルポジションセンサ1は隣接する二つの
凹部3a,3bを有する合成樹脂製のハウジング3を備
え、これら凹部3a,3b間の隔壁3cに、軸受4を介
してシャフト2が回動自在に支持されている。
【0013】シャフト2の一端にはハウジング3の一方
の凹部3a内に収容されたレバー5が固着されており、
レバー5は図示しないスロットルシャフトに連結されて
いる。ハウジング3とレバー5との間にはリターンスプ
リング6が介装されており、レバー5が所定の初期位置
方向に付勢されている。従って、図示しないスロットル
バルブの開作動に伴い、スロットルシャフトに連動する
レバー5がリターンスプリング6の付勢力に抗して駆動
され、シャフト2が回動するように構成されている。シ
ャフト2の他端には本発明にいう支持部材たるサポート
21が装着され、このサポート21に磁石部材たるロー
タマグネット20が支持され、ハウジング3の他方の凹
部3b内に収容されている。
【0014】即ち、図2に拡大して示すように、シャフ
ト2の他端の端面の中心には軸方向に略正方形の凹部2
aが形成されており、この凹部2aにサポート21が装
着されている。サポート21は樹脂、アルミニウム等の
非磁性材料によって図3に示すように円板状に形成さ
れ、その一方の面の中心に凹部21aが形成されると共
に、他方の面の中心から軸方向に突出する突出部21b
が形成されている。この突出部21bが例えば圧入によ
りシャフト2の凹部2aに固定される。
【0015】サポート21の凹部21aにはロータマグ
ネット20が収容され、例えば接着剤によって凹部21
aの底面に接合されている。ロータマグネット20とし
ては、シャフト2に装着する際特に加工する必要がない
ので、図2及び図3に示すように略直方体の、安価で良
好な磁気特性が得られるフェライト磁石が用いられてい
る。尚、凹部21a及びロータマグネット20の平面形
状は正方形に限らず、円形等どのような形状であっても
よい。
【0016】而して、ロータマグネット20をシャフト
2の軸心に適切に取付けることができ、ロータマグネッ
ト20回りに磁界が形成される。この場合において、サ
ポート21が非磁性材料で形成されており、ロータマグ
ネット20はシャフト2とは離隔して配置されているの
で、シャフト2の材質に拘らず適切な磁束分布が形成さ
れる。従って、ロータマグネット20を小型に形成する
ことができると共に、シャフト2を加工が容易な材料、
例えば快削鋼によって形成することができる。
【0017】そして、ロータマグネット20に対向する
ように磁気センサ10が配設されている。本実施例の磁
気センサ10は、矩形の素子基板11を有し、その板面
に帯状のNi−Co合金等の薄膜強磁性合金から成る強
磁性磁気抵抗素子12(以下、単に磁気抵抗素子12と
いう)が付着されている。尚、素子基板11の形状は矩
形に限らず、どのような形状であってもよい。
【0018】磁気抵抗素子12は高抵抗化を図るため帯
状の薄膜強磁性合金が折曲され、図4に示すようなパタ
ーン形状に形成されている。即ち、磁気抵抗素子12の
パターンは長手方向が水平な素子を中心とするブロック
と長手方向が垂直な素子を中心とするブロックとが交互
に接続され、四つのブロックが構成されている。そし
て、各ブロック間の接続点には端子12a乃至12dが
形成されている。端子12a,12bは所謂電流端子
で、端子12aは電源Vcに接続され、端子12bは接
地されている。端子12c,12dは所謂電圧端子であ
り、これらから検出信号が出力される。
【0019】磁気センサ10はハイブリッドIC基板3
0(以下、単にIC基板30という)に実装され、その
端部には複数のターミナル7が接続されている。ターミ
ナル7はハウジング3内に埋設されており、側方に延出
してハウジング3と一体にコネクタ8が形成されてい
る。IC基板30はハウジング3の凹部3b内に収容さ
れ、この凹部3bはゴム製のシール部材19を介して合
成樹脂製のカバー9により密閉されている。尚、IC基
板30には磁気センサ10の出力信号を処理する検出回
路素子等が実装されているが、周知であるので説明は省
略する。
【0020】磁気センサ10はIC基板30の一方の面
に付着されており、その素子基板11に例えばフェライ
ト磁石のバイアスマグネット13が接着等によって固着
される。この後、IC基板30全体を合成樹脂によりモ
ールドすることとしてもよい。而して、バイアスマグネ
ット13は磁気抵抗素子12に対して所定位置に固定さ
れ、磁気抵抗素子12にはロータマグネット20とバイ
アスマグネット13の両マグネットの合成磁界が印加さ
れる。尚、バイアスマグネット13は省略することとし
てもよく、また磁気抵抗素子12に替え半導体磁気抵抗
素子を用いることとしてもよい。
【0021】以上の構成になる本実施例のスロットルポ
ジションセンサ1において、図示しないスロットルバル
ブに連動して図1に示すレバー5が駆動されシャフト2
が軸受4内で回動する。このシャフト2の回動に伴いロ
ータマグネット20による磁界も回転し、磁気抵抗素子
12に対してこれを含む平行磁束の磁界の方向が変化す
る。即ち、ロータマグネット20の磁界とバイアスマグ
ネット13のバイアス磁界との合成磁界の方向が変化す
る。而して、異方性磁気抵抗効果により磁気抵抗素子1
2の抵抗値R1乃至R4が変化し、磁気センサ10から
シャフト2の回転に応じた信号が出力され、シャフト2
の回転角に対する磁気センサ10の出力特性は広範囲の
リニアリティを有する特性となる。
【0022】図5乃至図7は本発明の他の実施例を示す
もので、シャフト2pは樹脂、アルミニウム、非磁性ス
テンレス等の非磁性材料で形成され、その端面の中心に
は凹部2bが形成され、この凹部2bにロータマグネッ
ト20が収容されている。そして、ロータマグネット2
0上に弾性部材たる板ばね22が配置され、更にこれら
を覆うように蓋体たるキャップ23がシャフト2pの端
部に圧入されて固定されている。これら板ばね22及び
キャップ23はシャフト2p同様、非磁性材料で形成さ
れている。而して、板ばね22によってロータマグネッ
ト20とキャップ23との間が拡開する方向に付勢され
ている。尚、その他の構成については前述の実施例と同
様であるので説明は省略する。
【0023】以上の構成になる実施例においては、ロー
タマグネット20に加工を加えることなく、板ばね22
及びキャップ23によってシャフト2pの軸心に適切に
取付けることができる。従って、ロータマグネット20
として安価で磁気特性に優れたフェライト磁石を用いる
ことができ、ロータマグネット20を小型に形成でき
る。更に、シャフト2p、板ばね22及びキャップ23
が非磁性材料によって形成されており、ロータマグネッ
ト20からシャフト2p等を介して磁束が漏洩すること
がないので、ロータマグネット20の一層の小型化が可
能となる。
【0024】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下に記載の効果を奏する。即ち、本発明の回転角度
センサにおいては、磁石部材は非磁性材料で形成された
支持部材の所定位置に支持され、この支持部材がシャフ
トの端部に装着されるように構成されているので、磁石
部材を特に加工することなくシャフトに対し適切且つ容
易に取付けることができる。従って、磁石部材として例
えば安価で磁気特性に優れたフェライト磁石を用いるこ
とができ、小型に形成することができる。しかも、支持
部材が非磁性材料で形成されているので、シャフトの材
質は非磁性材料に限らず例えば快削鋼といった磁性材料
で形成することができ、製造が容易である。
【0025】また、シャフトの端面を覆う蓋体を設ける
と共に蓋体と磁石部材との間に弾性部材を介装したもの
においても、磁石部材に加工を加えることなくシャフト
の所定位置に適切且つ容易に取付けることができる。そ
して、シャフト、蓋体及び弾性部材を非磁性材料で構成
することとすれば磁石部材を小型に形成でき、従って回
転角度センサ全体として小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転角度センサの一実施例に係るスロ
ットルポジションセンサの縦断面図である。
【図2】本発明の一実施例におけるシャフト、サポート
及びロータマグネットの拡大縦断面図である。
【図3】本発明の一実施例におけるサポート及びロータ
マグネットの平面図である。
【図4】本発明の一実施例に係るスロットルポジション
センサに用いられる磁気センサの平面図である。
【図5】本発明の他の実施例に係るスロットルポジショ
ンセンサの縦断面図である。
【図6】本発明の他の実施例におけるシャフト、ロータ
マグネット、板ばね及びキャップの拡大縦断面図であ
る。
【図7】本発明の他の実施例におけるキャップの平面図
である。
【符号の説明】
1 スロットルポジションセンサ(回転角度センサ) 2,2p シャフト 10 磁気センサ(検出素子) 11 素子基板(基板) 12 強磁性磁気抵抗素子 13 バイアスマグネット 20 ロータマグネット(磁石部材) 21 サポート(支持部材) 22 板ばね(弾性部材) 23 キャップ(蓋体) 30 ハイブリットIC基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の板面に磁気抵抗素子を付着した検
    出素子を備え、該検出素子に対するシャフトの回転に伴
    う磁束変化により該シャフトの回転角度を検出する回転
    角度センサにおいて、非磁性材料で形成し前記シャフト
    の端部に装着した支持部材と、該支持部材の所定位置に
    支持し少くとも前記磁気抵抗素子を含む磁界を形成する
    磁石部材とを備えたことを特徴とする回転角度センサ。
  2. 【請求項2】 基板の板面に磁気抵抗素子を付着した検
    出素子を備え、該検出素子に対するシャフトの回転に伴
    う磁束変化により該シャフトの回転角度を検出する回転
    角度センサにおいて、前記シャフトの端面の所定位置に
    形成した凹部に収容し、少くとも前記磁気抵抗素子を含
    む磁界を形成する磁石部材と、該磁石部材を覆うように
    前記シャフトに固定する蓋体と、該蓋体と前記磁石部材
    との間に介装し両者間を拡開する方向に付勢する弾性部
    材とを備えたことを特徴とする回転角度センサ。
JP3357090A 1991-12-24 1991-12-24 回転角度センサ Pending JPH05172506A (ja)

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JP3357090A JPH05172506A (ja) 1991-12-24 1991-12-24 回転角度センサ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4870119A (en) * 1986-11-24 1989-09-26 Sandoz Ltd. Water-soluble polyamides containing aromatic groups
WO2020196533A1 (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 ミネベアミツミ株式会社 アブソリュートエンコーダ
JP2021110368A (ja) * 2020-01-09 2021-08-02 株式会社キッツ バルブ用電動アクチュエータの検知用マグネットの取付構造とバルブ用電動アクチュエータ

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