JPH06273107A - 回転角度センサ - Google Patents

回転角度センサ

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JPH06273107A
JPH06273107A JP8525493A JP8525493A JPH06273107A JP H06273107 A JPH06273107 A JP H06273107A JP 8525493 A JP8525493 A JP 8525493A JP 8525493 A JP8525493 A JP 8525493A JP H06273107 A JPH06273107 A JP H06273107A
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JP
Japan
Prior art keywords
shaft
magnetoresistive element
ferromagnetic
rotation angle
plastic magnet
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Pending
Application number
JP8525493A
Other languages
English (en)
Inventor
Mamoru Matsubara
守 松原
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Aisan Industry Co Ltd
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
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Publication date
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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、大型と
することなく、且つ耐久性を維持しつつ、プラスチック
マグネットにより所定の磁界を確保し得るようにする。 【構成】 強磁性磁気抵抗素子(12)と、強磁性体の
回転軸部(2b)及び鍔部(2a)を有するシャフト
(2)を備え、プラスチックマグネット(20)を鍔部
(2a)の強磁性磁気抵抗素子(12)に対向する側に
装着し、強磁性磁気抵抗素子(12)を含む磁界を形成
するように配置する。シャフト(2)は常磁性体の軸受
(4)に回動自在に支持する。而して、強磁性磁気抵抗
素子(12)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、特に強磁性磁気抵抗素
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強磁性磁気抵抗素子を構成し、磁石
部材と強磁性磁気抵抗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等が
あり、更にプラスチックマグネットを利用することがで
きる。しかし、磁石部材としてプラスチックマグネット
を用いる場合には、必要な磁界を確保するため大型とせ
ざるを得ない。また、プラスチックマグネットを軸受に
接触させて支持すると磨耗が激しく耐久性が問題となる
ので、軸受に対して一定の間隙を形成する必要がある
が、支持構造が複雑となり大型となる。
【0006】そこで、本発明は無接触型の回転角度セン
サにおいて、大型とすることなく、且つ耐久性を維持し
つつ、プラスチックマグネットにより所定の磁界を確保
し得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、強磁性磁気抵抗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、前記シャフトが強磁性体
の回転軸部及び該回転軸部の前記強磁性磁気抵抗素子に
対向する側の端部に一体的に形成した鍔部を有し、該鍔
部の前記強磁性磁気抵抗素子に対向する側に装着し前記
強磁性磁気抵抗素子を含む磁界を形成するプラスチック
マグネットを備えることとしたものである。
【0008】また、前記回転角度センサは更に、前記シ
ャフトを回動自在に支持すると共に、前記鍔部の前記強
磁性磁気抵抗素子に対向する側の面と反対側の面で端面
が摺接する常磁性体の軸受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、
強磁性体のシャフトに一体的に鍔部が形成されており、
この鍔部の強磁性磁気抵抗素子に対向する側にプラスチ
ックマグネットが装着されているので、プラスチックマ
グネット及びシャフトにより、強磁性磁気抵抗素子を含
む所定の磁界が形成される。而して、シャフトが回転す
ると、プラスチックマグネットが強磁性磁気抵抗素子に
対して相対的に回転する。この相対的な回転に応じ、強
磁性磁気抵抗素子を含む磁界が変化するのでその抵抗値
が変化し、シャフトの回転に応じた信号が強磁性磁気抵
抗素子から出力される。この場合において、プラスチッ
クマグネットは鍔部の強磁性磁気抵抗素子側に装着され
ているので、シャフトの回転時に軸受等他の部材に摺接
することはなく、従って磨耗することなく長期に亘り円
滑に回動する。更に常磁性体の軸受を備えたものにあっ
ては、シャフトとの間に磁力が働いてシャフトの回動を
妨げるといったことはないので、シャフトは円滑に回動
する。
【0010】
【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。
【0011】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、常磁性体の
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。尚、軸受4としては耐磨耗性を有する樹脂製として
もよいが、本実施例においては強磁性体とすることは好
ましくない。
【0012】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の他端には鍔部2aが形成され、この鍔部2a
にプラスチックマグネット20が装着され、ハウジング
3の他方の凹部3b内に収容されている。
【0013】図2に拡大して示すように、シャフト2は
回転軸部2cと、その一端部に一体的に形成された鍔部
2a及び係止部2bを有し、これら鍔部2a及び係止部
2bに円筒状のプラスチックマグネット20が装着され
ている。即ち、シャフト2の一端部の先端には溝を介し
て鍔部2aに連結された係止部2bが形成されており、
この係止部2bを鋳ぐるむようにプラスチックマグネッ
ト20が設けられている。尚、プラスチックマグネット
20の平面形状は円形に限らず、正方形等どのような形
状であってもよい。而して、プラスチックマグネット2
0をシャフト2の軸心に適切に取付けることができ、プ
ラスチックマグネット20回りに磁界が形成される。こ
の場合において、シャフト2が強磁性体で形成されてお
り、プラスチックマグネット20は鍔部2a及び係止部
2bに装着されているので、プラスチックマグネット単
体をシャフト端部に接合した場合に比し大型とすること
なく、後述するように所定の磁界を形成することができ
る。
【0014】そして、プラスチックマグネット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が、
プラスチックマグネット20は、磁気抵抗素子12を含
む平行磁束の磁界を形成するため、図1から明らかなよ
うに、磁気抵抗素子12より大きな直径を有するように
形成される。
【0015】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3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。
【0016】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を介して強
磁性体のカバー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。
【0017】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にはプラスチックマグネット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はプラスチッ
クマグネットで形成することとしてもよく、あるいは省
略することとしてもよい。
【0018】上記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の回動に伴いプ
ラスチックマグネット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、プラスチックマグネット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12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。
【0019】以上のように、本実施例においては、プラ
スチックマグネット20による磁束は強磁性体のシャフ
ト2を介して所定の磁界を形成することになり、しかも
鍔部2aの存在によりプラスチックマグネット20の側
端部からの磁束も有効に利用し得るので、プラスチック
マグネット20を大型とすることなく、効率よく磁界を
形成することができる。また、軸受4が常磁性体で形成
されているので、シャフト2との間に磁力が働いてシャ
フト2の回動を妨げるといったことはなく、シャフト2
は円滑に回動する。
【0020】
【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、強磁性体のシャフトに一体的に鍔部
が形成され、この鍔部の強磁性磁気抵抗素子に対向する
側にプラスチックマグネットが装着され、プラスチック
マグネット及びシャフトにより強磁性磁気抵抗素子を含
む磁界が形成されるように構成されているので、大型と
なることはなく、またプラスチックマグネットが磨耗す
ることなく良好な耐久性を確保することができる。
【0021】更に、常磁性体の軸受を備えたものにあっ
ては、磁界に影響されることなくシャフトの円滑な回動
を確保することができる。
【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及びプラス
チックマグネットの一部断面斜視図である。
【図3】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。
【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 シャフト 2a 鍔部, 2b 係止部, 2c 回転軸部 10 磁気センサ 11 素子基板 12 強磁性磁気抵抗素子 13 バイアスマグネット 20 プラスチックマグネット 30 ハイブリットIC基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強磁性磁気抵抗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、前記シャフトが強磁性体
    の回転軸部及び該回転軸部の前記強磁性磁気抵抗素子に
    対向する側の端部に一体的に形成した鍔部を有し、該鍔
    部の前記強磁性磁気抵抗素子に対向する側に装着し前記
    強磁性磁気抵抗素子を含む磁界を形成するプラスチック
    マグネットを備えたことを特徴とする回転角度センサ。
  2. 【請求項2】 前記シャフトを回動自在に支持すると共
    に、前記鍔部の前記強磁性磁気抵抗素子に対向する側の
    面と反対側の面で端面が摺接する常磁性体の軸受を備え
    たことを特徴とする請求項1記載の回転角度センサ。
JP8525493A 1993-03-19 1993-03-19 回転角度センサ Pending JPH06273107A (ja)

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JP8525493A JPH06273107A (ja) 1993-03-19 1993-03-19 回転角度センサ

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JP8525493A JPH06273107A (ja) 1993-03-19 1993-03-19 回転角度センサ

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JPH06273107A true JPH06273107A (ja) 1994-09-30

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JP8525493A Pending JPH06273107A (ja) 1993-03-19 1993-03-19 回転角度センサ

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JP (1) JPH06273107A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015001479A (ja) * 2013-06-17 2015-01-05 株式会社ケーヒン 回転角度検出装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015001479A (ja) * 2013-06-17 2015-01-05 株式会社ケーヒン 回転角度検出装置
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