JPH0926303A

JPH0926303A - 回転センサ

Info

Publication number: JPH0926303A
Application number: JP17752195A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Uchida; 智内田; Tetsuya Matsuo; 哲也松尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は車両のアクスルの回転角度の検出等
に適した磁気式回転センサに関し、寸法の増大や製造コ
ストの増大を招くことなく出力信号を増加させることを
目的とする。【解決手段】マグネット３８の内面のＮ極側とＳ極側
にはそれぞれセンサロータ３２の櫛歯３３と等しいピッ
チの凹凸が、Ｎ極側とＳ極側で逆の凹凸状態となるよう
に形成されている。検出ポールは凹側の極に接合されて
いる。センサロータ３２の櫛歯３３がＮ極側が凹、Ｓ極
側が凸となる部位に対向する状態では、磁束はコイル３
４の周囲を所定の向きに流通する。センサロータ３２が
半ピッチ回転すると、櫛歯３３はＮ極側が凸、Ｓ極側が
凹となる部位に対向する。この場合、コイル３４の周囲
を流通する磁束の向きは前記所定の向きとは逆転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転センサに係わ
り、特に、車両のアクスルの回転角度の検出に適した磁
気式回転センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両のアクスルの回転角度を
検出するための回転センサとして、公開技報６４−１６
０５１（発明協会１９９４年８月１５日発行）に開示さ
れている構成が公知である。上記公報に開示される回転
センサは、センサロータ、マグネット、コイル及び検出
ポールを備えている。

【０００３】センサロータは円筒状の部材であり、回転
軸に固定されていると共に、その外周面には等ピッチに
窓孔を備えている。マグネットは円筒形状を有してお
り、その内周面と外周面とがそれぞれＳ極、Ｎ極に着磁
されている。このマグネットは、その内周面が所定のギ
ャップを隔ててセンサロータの外周部に対向するように
配設されている。コイルはセンサロータの外周部のマグ
ネット近傍に配設されている。また、検出ポールは、マ
グネットの外周面からコイルを包囲して、さらにセンサ
ロータの外周面と対向するように配設されている。そし
て、検出ポールの、センサロータの外周面と対向する部
位には櫛歯が、センサロータの窓孔のピッチと等しいピ
ッチで設けられている。

【０００４】かかる構成によれば、検出ポールの櫛歯と
センサロータの柱とが対向する状態では、櫛歯及びセン
サロータの柱を経由する磁気経路が形成され、磁束がコ
イルの周囲を流通する。センサロータが窓孔のピッチの
半分に相当する角度だけ回転すると、かかる磁気経路は
遮断され、コイルの周囲には磁束は流れなくなる。こう
して、センサロータに窓孔のピッチに等しい角度の回転
が生ずる毎に、コイルの周囲を流通する磁束の大きさに
変動が生ずる。このため、かかる磁束の変動によってコ
イルに生ずる誘起電圧の変動を検出することにより、回
転軸の回転角度を検出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、磁気式回転セ
ンサにおいてセンサロータ低回転時の検出精度の高い精
度を保証するためには、回転センサの出力信号を増加さ
せる必要がある。上記従来の回転センサにおいて、かか
る出力信号を増加させるためには、マグネットの磁力を
増大させるか、あるいは、マグネットとセンサロータと
の間のギャップを小さくする必要がある。しかし、マグ
ネットの磁力を増大させるためには、マグネットを大き
くする必要があり、このためセンサの寸法が大きくなる
という問題が生ずる。また、マグネットとセンサロータ
との間のギャップを小さくするためには、構成部品の製
造精度及びセンサの組み立て精度を向上させる必要があ
り、このため、製造コストが増大するという問題が生ず
る。このように、上記従来の回転センサは、出力信号を
増加させようとした場合にセンサの寸法の増大や生産コ
ストの増大を招くという問題を有するものであった。

【０００６】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、センサの寸法を増大させることなく、また、セ
ンサの製造コストを増大させることなく、出力信号を増
大させることが可能な回転センサを提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、磁束を発
するマグネットと、回転体に同期して回転するセンサロ
ータとを有する回転センサにおいて、前記センサロータ
が所定位置にあるときに、前記マグネットの発する磁束
を所定方向に環流させる第１の磁束通路と、前記センサ
ロータが前記所定位置と異なる他の位置にあるときに、
前記マグネットの発する磁束を前記所定方向とは逆方向
に環流させる第２の磁束通路と、前記第１の磁束通路、
及び前記第２の磁束通路を流通する磁束を検出するコイ
ルとを有する回転センサにより達成される。

【０００８】本発明において、センサロータが、所定位
置にある場合には、磁束は第１の磁束通路を所定方向に
環流する。この場合、磁束はコイルと所定の方向に鎖交
して流通する。センサロータが前記所定位置とは異なる
他の位置にある場合には、第２の磁束通路が形成され
る。このため、磁束は第２の磁束通路を前記所定方向と
は逆方向に環流する。この場合、磁束がコイルと鎖交し
て流通する方向は、センサロータが前記所定位置にある
場合とは逆方向になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例である回
転センサが組み込まれた、アクスル１０の断面図を示
す。回転部材１００は円盤状のアクスルハブ１０１と略
円柱状の軸部１０２とを備えている。アクスルハブ１０
１は回転部材１００の一端部（図１における右端部）に
設けられており、ホイール１１２の固定に用いるハブボ
ルト１１０を備えている。軸部１０２には、アクスルハ
ブ１０１との隣接部位から他端部（図１における左端
部）に向けて、順に大径部１０５、中径部１０６、及び
小径部１０７が形成されている。大径部１０５の外周面
のアクスルハブ１０１側の端部には、円弧状の断面形状
を有する摺動面１０８が設けられている。また、小径部
１０７の外周面にはねじ溝が形成されている。

【００１０】摺動部材１２０は略円筒状の部材であり、
軸部１０１の中径部１０６に外嵌されている。摺動部材
１２０の外周面には、外径が回転部材１００の軸部１０
２の大径部１０５と等しくなるように形成された小径部
１２１と、外径が小径部１２１よりも大きく形成された
大径部１２２とが設けられている。摺動部材１２０の小
径部１２１と大径部１２２との境界部には、円弧状の断
面形状を有する摺動面１２３が設けられている。摺動面
１２３は、回転部材１００の摺動面１０８と軸方向に対
向して設けられている。

【００１１】軸部１０２の摺動面１０８及び摺動部材１
２０の摺動面１２３の外周部には、それぞれベアリング
１３０のボール１３１及び１３２が全周にわたって配設
されており、それぞれ摺動面１０８及び１２３と周方向
に転がり可能に係合している。

【００１２】ボール１３１及び１３２の配設部位の外周
部には、ベアリング１３０のアウタレース１３４が配設
されている。アウタレース１３４は略円筒状の部材であ
り、その内周面には、円弧状の断面形状を有する摺動面
１３５及び１３６が設けられている。摺動面１３５は摺
動面１０８と、ボール１３１の径方向に対向して設けら
れており、また、摺動面１３６は摺動面１２３と、ボー
ル１３２の径方向に対向して設けられている。そして、
ボール１３１及び１３２は、それぞれ摺動面１３５及び
１３６と周方向に転がり可能に係合している。

【００１３】固定部材１４０はその一端（図１における
右端）に円盤部１４１を備える略円筒状の部材である。
固定部材１４０は、その内周面にネジ山が形成されてお
り、アクスル１００の小径部１０１の外周面に螺着され
ている。これにより、固定部材１４０の円盤部１４１側
端面が摺動部材１２０を軸方向にボール１３２に向けて
押圧している。このため、ボール１３２は摺動面１２３
によって摺動面１３６に向けて押圧され、さらに、ボー
ル１３１は摺動面１３５によって摺動面１０８に向けて
押圧されている。こうして、ベアリング１３０の摺動面
を構成する摺動面１０８、１２３、１３６、１３５には
所定の予圧が付与されている。

【００１４】回転部材１００のアクスルハブ１０１と軸
部１０２との境界部位の外周面と、ベアリング１３０の
アウタレース１３４の一端部（図１における右端部）の
内周面との間には環状のオイルシール１５０が嵌入され
ている。また、キャップ４１は一端（図１における左
端）が閉じた略円筒状の樹脂製部材であり、その開放側
の端部が、アウタレース１３４の一端部（図１における
左端部）の内周面に嵌合されている。オイルシール１５
０及びキャップ４１により、塵や水等が外部からベアリ
ング１３０の摺動面に侵入することが防止されている。

【００１５】上記の構成において、回転部材１００の軸
部１０２と摺動部材１２０はベアリング１３０のインナ
レースを構成する。これにより、回転部材１００、摺動
部材１２０、固定部材１４０及びホイール１１２は一体
となって、ベアリング１３０により、その軸回りに回転
可能に支持される。そして、固定部材１４０の外周部に
配設された回転センサ３０により、その回転角度を計測
することができる。

【００１６】上述したアクスル１０の構成において、本
実施例は特に回転センサ３０の構成に特徴を有してい
る。以下、図１と共に図２〜図６を参照しながら回転セ
ンサ３０の構成を詳細に説明する。回転センサ３０は、
センサロータ３２、コイル３４、検出ポール３６、及び
マグネット３８を備えている。これらのうち、コイル３
４、検出ポール３６、及びマグネット３８はキャップ４
１と一体に形成されている。

【００１７】センサロータ３２は小径部位と大径部位と
を有する略円筒状の透磁性部材であり、その小径部位が
摺動部材１２０の大径部１２２の外周面に嵌合されてい
る。これにより、センサロータ３２はアクスル１００と
一体となって回転することができる。一方、センサロー
タ３２の大径部には、軸方向を長手方向とする櫛歯３３
が周方向に等ピッチで形成されている。

【００１８】マグネット３８はセンサロータ３２の外周
部に配設されている。マグネット３８は円筒状に形成さ
れており、その一端（図１における左端）側がＳ極、他
端（図１における右端部）側がＮ極となるように着磁さ
れている。そして、マグネット３８の内周面がセンサロ
ータ３２の櫛歯３３と対向している。マグネット３８の
内周面のＮ極部分、及びＳ極部分には、それぞれ周方向
に凹凸３９及び４０が形成されている。となりあう凹３
９のピッチ及びとなりあう凸４０のピッチは、いずれも
そのピッチがセンサロータ３２の櫛歯３３と等しくなる
ように設けられている。さらに、凹凸３９及び４０は、
Ｓ極側の凹凸とＮ極側の凹凸とが逆の状態となるように
設けられている。

【００１９】コイル３４はマグネット３８のＮ極側端面
の近傍に、センサロータの外周を囲むように配設されて
いる。コイル３４の巻線の両端はコネクタ３５に接続さ
れている。コネクタ３５により、コイル３４に生じた誘
起電圧をセンサ３０の出力信号として外部に取り出すこ
とができる。

【００２０】検出ポール３６は略円筒状の透磁性部材で
ある。検出ポール３６は、コイル３４の内周面において
センサロータ３２と対向する内筒部、及び、コイル３４
の一側面（図１における右側面）からコイル３４の外周
面を包み込む外筒部とを備えている。このため、検出ポ
ール３６を流通する磁束は、コイル３４の巻線の周囲を
包囲するように流通する。

【００２１】図２は検出ポール３６を軸方向の一方（図
１における右側）から見た図を示す。図２に示す如く、
検出ポール３６には、前記した折り曲げ部位の途中か
ら、櫛歯３７が形成されている。櫛歯３７は、長歯３７
ａと短歯３７ｂとで構成される。長歯３７ａと短歯３７
ｂとは交互に、それぞれ凹凸３９または４０のピッチに
等しいピッチで設けられている。長歯３７ａの先端部
は、マグネット３８の外周面の、凹凸４０の裏側に当た
る部位に、また、短歯３７ｂの先端部は、凹凸３９の裏
側に当たる部位に、それぞれ接合されている。

【００２２】以下、センサロータ３２が回転した場合に
生ずるコイル３４の巻線の周囲を流通する磁束の変化に
ついて、図３〜図６を参照して説明する。図３は、セン
サロータ３２の櫛歯３３が、マグネット３８の内周面の
Ｎ極側が凹、Ｓ極側が凸となる部位に対向した状態を径
方向内側から見た図を示す。図４は図３で示すＢ−Ｂ直
線の如くセンサロータ３２の櫛歯３３に沿って切断した
際の断面図を示す。

【００２３】図４に示す断面では、マグネット３８とセ
ンサロータ３２の櫛歯３３との間には、Ｎ極側で大き
く、Ｓ極側で小さい隙間が形成されている。このため、
マグネット３４とセンサロータ３２との間の磁気抵抗は
Ｎ極側では大きく、また、Ｓ極側では小さく形成されて
いる。また、検出ポール３６はマグネット３８のＮ極側
に接合されている。この結果、磁束はマグネット３８の
Ｎ極からＮ極に接合されている短歯３７ｂを通り検出ポ
ール３６に流出し、センサロータ３２の櫛歯３３を経由
してマグネット３８のＳ極に戻る。磁束が検出ポール３
６を流通する際、磁束はコイル３４の巻線を図４におけ
る時計回り方向に包囲して流通する。

【００２４】つぎに、図３に示す状態から、センサロー
タ３２に櫛歯３３のピッチに等しい角度の回転が生ずる
と、図５に示す如く、センサロータ３２の櫛歯３３がマ
グネット３８のＮ極側が凸、Ｓ極側が凹となる部位に対
向した状態となる。図６は図５に示すＣ−Ｃ直線の如く
センサロータ３２の櫛歯３３に沿って切断した際の断面
図を示す。図６に示す状態では、マグネット３８とセン
サロータ３２の櫛歯３３との間には、Ｓ極側で大きく、
Ｎ極側で小さい隙間が形成されている。このため、マグ
ネット３４とセンサロータ３２との間の磁気抵抗は、Ｎ
極側で大きく、Ｓ極側で小さく形成されている。また、
検出ポール３６はマグネット３８のＳ極側に接合されて
いる。この結果、マグネット３８のＮ極から出た磁束は
センサロータ３２の櫛歯３３に流出し、検出ポール３６
を経由してＳ極に接合されている長歯３７ａを通り、マ
グネット３８のＳ極に戻る。磁束が検出ポール３６を流
通する際、磁束はコイル３４の巻線を図６における反時
計回り方向に包囲して流通する。

【００２５】このように、センサロータ３２に櫛歯３３
のピッチに等しい角度の回転が生ずる毎に、コイル３４
の巻線の周囲を包囲して流れる磁束の方向は反転する。
従って、従来の回転センサのようにかかる磁束方向の反
転が生じない場合に比して、２倍の磁束変化が生ずるこ
とになる。コイル３４に生ずる誘起電圧、すなわち回転
センサ３０の出力信号は磁束の変化率に比例するため、
回転センサ３０の出力信号は磁束方向の反転の生じない
場合に比して倍増する。

【００２６】以上述べたように、本実施例の回転センサ
３０によれば、マグネット３８とセンサロータ３２との
ギャップを小さくすることなく、また、マグネット３８
の磁力を増大させることなく、回転センサ３０の出力信
号を倍増させることができる。このため、サイズを増大
させたり、あるいは、製造コストを増大させたりするこ
となく、回転センサ３０の高出力化を実現することがで
きる。

【００２７】なお、上記実施例においては、回転センサ
３０の出力信号は図示しない波形整形回路によりパルス
信号に変換され、図示しないマイクロコンピュータで演
算処理されることにより、車輪の回転速度が検出される
ようになっている。また、演算処理としては、例えば、
単位時間当たりにマイクロコンピュータに入力されるパ
ルス信号の数に基づき回転速度を検出する方法があげら
れる。

【００２８】なお、上記実施例においては、マグネット
３４のＮ極、検出ポール３６短歯３７ｂ、センサロータ
３２、及びマグネット３４のＳ極なる順路の磁気回路が
前述した第１の磁束通路に、マグネット３４のＮ極、セ
ンサロータ３２、検出ポール３６長歯３７ａ、及びマグ
ネット３４のＳ極なる順路の磁気回路が前述した第２の
磁束通路に、それぞれ相当している。

【００２９】次に、図７を参照して、本発明の第２の実
施例について説明する。図７は、本実施例の回転センサ
５０のマグネット５８を、その内周側から見た図であ
る。本実施例の回転センサは、マグネット５８の内周面
に凹凸を形成する代わりに、環状部材５２、５４を配設
した点に特徴を有している。

【００３０】図７に示す如く、環状部材５２、５４は、
円筒状の透磁性部材であり、その一端に、周方向に等ピ
ッチで形成された櫛歯５３、５５を備えている。環状部
材５２、５４は、その櫛歯５３、５５が互いに位相が逆
転した状態で軸方向に対向するように配設されている。
そして、環状部材５２の櫛歯５３がマグネット５８の内
周面のＮ極側に、また、環状部材５４の櫛歯５５がＳ極
側にそれぞれ接合されている。そして、上記した第１の
実施例と同様に形成された、図示しない検出ポールの櫛
歯の先端は、マグネット５８の外周面の、内周面に櫛歯
５３又は５５が接合されていない側の極に接合されてい
る。

【００３１】かかる構成によれば、上記した第１の実施
例における如くマグネットの内周面に凹凸を形成した場
合と同様の状態を形成することができる。このため、本
実施例の回転センサ５０によれば、マグネット５８の内
周面に凹凸を形成することなく、出力信号を増大させる
ことができる。

【００３２】次に、図８を参照して、本発明の第３の実
施例について説明する。図８は、本実施例の回転センサ
６０の軸方向の断面図を示す。本実施例の回転センサ
は、マグネット６８のＳ極側の端面に凹凸を形成した点
に特徴を有している。図８に示す如く、センサロータ６
２の櫛歯６３の先端部は、マグネット６８のＳ極側端面
と対向するように、外周方向に向けて折り曲げられてい
る。マグネット６８のＮ極側の内周面には凹凸６９が形
成されており、また、Ｓ極側の端面には凹凸７０が形成
されている。凹凸６９及び７０のピッチはいずれもセン
サロータ６２の櫛歯６３のピッチと等しくなるように設
けられている。さらに、凹凸６９及び７０は、Ｎ極側の
凹凸とＳ極側の凹凸とが逆の状態となるように設けられ
ている。また、検出ポール６６は、上記した第１の実施
例の検出ポール３６と同様に形成されている。検出ポー
ル６６の櫛歯６７の長歯６７ａの先端は、マグネット６
８の外周面の、凹凸７０の凹部の側方に当たる位置に、
また、短歯６７ｂの先端は凹凸６９の凹部の裏側に当た
る位置に、それぞれ接合されている。

【００３３】かかる構成によれば、センサロータ６２の
櫛歯６３がマグネット６４のＮ極側の内周面が凹、Ｓ極
側の端面が凸となる部位に対向した状態では、磁束はマ
グネット６８のＮ極から検出ポール６６に流出し、セン
サロータ６２の櫛歯６３を経由してマグネット６８のＳ
極に戻る。この際、磁束はコイル６４の周囲を、図８に
おける時計回りの方向に流通する。つぎに、センサロー
タ６２に櫛歯６３のピッチに等しい角度の回転が生ずる
と、櫛歯６３がマグネット６４のＮ極側の内周面が凸、
Ｓ極側の端面が凹となる部位に対向した状態となる。か
かる状態では、磁束はマグネット６８のＮ極からセンサ
ロータ６２の櫛歯６３に流出し、検出ポール６６を経由
してマグネット６８のＳ極にもどる。この際、磁束はコ
イル６４の周囲を、図８における半時計回りの方向に流
通する。

【００３４】このように、センサロータ６２に櫛歯６３
のピッチに等しい角度の回転が生ずる毎に、コイル６４
の周囲を流通する磁束の向きが逆転する。このため、本
実施例の回転センサ６０によっても、出力信号を増大さ
せることができる。

【００３５】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、センサロ
ータが回転して、所定の位置から所定の位置と異なる他
の位置に移動する毎に、コイルに鎖交して流通する磁束
の方向は反転する。このため、センサロータが回転する
際にコイルに鎖交して流通する磁束の変化量は、磁束の
反転が生じない場合の２倍になる。この結果、センサの
出力信号を倍増させることができる。本発明において
は、マグネットの磁力を増大させることや、マグネット
とセンサロータとのギャップを小さくすることは不要で
ある。このため、かかる出力信号の倍増化を寸法の増大
や製造コストの増大を招くことなく実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回転センサが組み込まれた
車両リアアクスルの断面図である。

【図２】本実施例の検出ポールを軸方向の一方（図１に
おける右側）から見た図である。

【図３】本実施例の回転センサを径方向内側から見た図
である。

【図４】本実施例の回転センサの軸方向断面図である。

【図５】本実施例の回転センサを径方向内側から見た図
である。

【図６】本実施例の回転センサの軸方向断面図である。

【図７】本発明の第２の実施例の回転センサを径方向内
側から見た図である。

【図８】本発明の第３の実施例の回転センサの軸方向断
面図である。

【符号の説明】

３０、５０、６０回転センサ３２、６２センサロータ３４、６４コイル３６、６６検出ポール３８、５８、６８マグネット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁束を発するマグネットと、回転体に同期
して回転するセンサロータとを有する回転センサにおい
て、前記センサロータが所定位置にあるときに、前記マグネ
ットの発する磁束を所定方向に環流させる第１の磁束通
路と、前記センサロータが前記所定位置と異なる他の位置にあ
るときに、前記マグネットの発する磁束を前記所定方向
とは逆方向に環流させる第２の磁束通路と、前記第１の磁束通路、及び前記第２の磁束通路を流通す
る磁束を検出するコイルとを有することを特徴とする回
転センサ。