JPS62215802A - 変位検出装置 - Google Patents

変位検出装置

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JPS62215802A
JPS62215802A JP61059816A JP5981686A JPS62215802A JP S62215802 A JPS62215802 A JP S62215802A JP 61059816 A JP61059816 A JP 61059816A JP 5981686 A JP5981686 A JP 5981686A JP S62215802 A JPS62215802 A JP S62215802A
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coil
movable member
displacement
magnetic field
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JP61059816A
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Yasuo Shimizu
康夫 清水
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Honda Motor Co Ltd
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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、複数の２次側コイルの出力差から変位を検出
する変位検出装置に係り、特に例えば自動１１（のパワ
ーステアリング装置に用いて好適なものである。
（従来の技術） 第６図（ａ）　、　（ｂ）は従来の変位検出装置を示す
系統図、並びに出力特性図である。第６図（ａ）におい
て、（１）は交流信号発生源である発振器、（２）は各
コイルを実装する絶縁体からなるボビン、（２０）は磁
性材料より成り変位を検出すべき対象物の移動に伴って
ボビン（２）内を移動する口ｒ動部材、（２１）は発振
器（１）の交流信号により励磁される１次コイル、（２
２ａ）、（２２ｂ）　ｆ、１．１次コイル（２１）の形
成する磁界を可動部材（２０）の追位方向に沿った異な
る位置で可動部材を介して検出する２つの２次コイル、
（３）、（４）はそれぞれ整流用ダイオード（３１）、
（４１）平滑用コンデンサ（３２）、（４２）並びに抵
抗（３３）　、（４３）を備えた整流回路であり、　（
８）、（９）は出力端子、（１０）はアース電位である
。
次に、この従来装置の動作を第６図（ｂ）を参照しつつ
説明する。２次コイル（２２ａ）、　（２２ｂ）の巻回
方向が同しであるとすれば、１次コイル（２１）が形成
する磁界によって２次コイル（２２ａ）、　（２２ｂ）
に流れる電流は互いに逆である。従って、可動部材（２
０）が図面上方に移動する場合を（＋）変位、可動部材
（２０）が図面下方に移動する場合を（＝）変位置すれ
ば、可動部材（２０）の変位りに伴う出力端子（８）、
（９）の出力信号は、第６図（ｂ）の曲線（ａ）。
（ｂ）に示すようになる。すなわち、整流出力（ａ）は
可動部材（２０）が（＋）方向に変位すると増大し、こ
の間整流出力（ｂ）は減少する。また、逆に可動部材（
２０）が（−）方向に変位すると、整流出力（ａ）は減
少し、この間整流出力（ｂ）は増大する。従って、整流
出力（ａ）、（ｂ）の差の絶対値は変位の大きさを示し
、差の符号は変位方向を示すことになる。また、整流出
力（ａ）、（ｂ）の和の半分すなわち（ａ＋ｂ）／２は
常に一定値（Ａ１）を示し、曲線（ａ）、（ｂ）のクロ
スオーバ点と一致する。
（発明が解決しようとする問題点） 以上のような変位検出装置を用いる場合、一般に、大き
な検出信号を得るため整流出力の差ａ−ｂが大きく、ま
た後段の制御回路などと接続の便宜−に出力電圧の平均
（＋ｅｉ　（変位Ｏの点（ＡＩ）の電圧に対応）がある
程度小さいことが望ましい。すなわち、整流出力の差ａ
−ｂが大きければＳＮ比を大きくすることができ、信頼
性の高い信号制御かり能となる。また、出力電圧のモ均
値（Ａ１）として例えば２．５ｖ程度の電圧を得ること
ができれば、なんらの変成の必要なく差動式の変位検出
装置の出力を次段のマイクロコンピュータ等の制御回路
にそのまま接続することができる。
ここで、整流出力の差ａ−ｂを大きくするためには、（
１）可動部材（２０）の移動量を大きくする方法、（２
）整流出力を増幅器で増幅する方法、（３）各コイル（
２１）、（２２）の巻数を増大させる方法がある。しか
し、この種の差動式の変位検出装置を自動車のパワース
テアリングに適用する場合、可動部材（２０）の変位？
を大きく設定することはスペースの増大および剛性の低
下につながり実用的でない、また、整流出力を増幅器で
増幅した場合には、増幅器など構成要素の増大に伴い全
体の構成が複雑化してしまい故障検出確率が低下する。
コイルの巻数比を増大させた場合には、第６図（ｂ）の
曲線（ｃ）、（ｄ）に示すように、整流出力の差ａ−ｂ
は確かに増大するが出力電圧の平均値が（Ａ２）に増大
してしまい、一般にこのままでは後段の処理にそのまま
用いることはできなくなってしまう。
そこで、本発明は、差動電圧出力が大きくしかも出力電
圧の平均値が小さく筒車で且つ信頼性の高い差動式の変
位検出装置を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段及び作用）本発明の変位
検出装置は、磁性材料より成り変位を検出すべき対象物
の移動に伴って移動する可動部材と、交流信号の供給に
よって励磁される１次コイルと、この１次コイルが形成
する磁界を前記可動部材の変位方向に沿った異なる位置
で可動部材を介して検出する少なくとも２つの２次コイ
ルと、前記可動部材の変位に関係なく前記１次コイルの
形成する磁界を前記可動部材を介して検出し得る３次コ
イルと、この３次コイルの出力及び前記２次コイルの出
力をそれぞれ減算して出力する演算処理手段とを備え、
３次コイルから出力される一定電圧が各２次コイルに対
してバイアス電圧として付！トされ、演算処理手段によ
り２次コイルの出力差から対象物の変位が検出される。
（発明の実施例） 以下、添付図面に従って本発明の詳細な説明する。なお
、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとす
る。
第１図は本発明の実施例に係る変位検出装置を示す原理
説明図である。第１図において、（１）は交流信号発生
源である発振器、（２）は各コイルを実装するためのボ
ビン、（２０）は磁性材料より成り変位を検出すべき対
象物の移動に伴ってボビン（２）内を移動する可動部材
、（２１）は（１）の交流信ｔ〕により励磁される１次
コイル、（２２ａ）　、　（２２ｂ）は１次コイル（２
１）の形成する磁界を可動部材（２０）の変位方向に沿
った異なる位置で可動部材を介して検出する２つの２次
コイル、（２３）は可動部材（２０）の変位に関係なく
１次コイル（２１）の形成する磁界を可動部材（２０）
を介して検出し得る３次コイル、（３）、（４）、（５
）はそれぞれ整流回路、（６）は３次コイル（２３）の
出力及び２次コイル（２２ａ）、（２２ｂ）　（７）出
力を演算出力する演算処理手段、（７）は出力端子であ
る。なお、３次コイル（２３）は２次コイル（２２ａ）
　、　（２２ｂ）の各々とほぼ同数巻回するものとし、
また各コイル（２１）、（２２）、（２３）は同一方向
に巻回しであるものとする。
このような構成によれば、整流回路（５）を経た３次コ
イル（２３）によるバイアス電圧が演算処理回路（６）
テ常に２次コイル（２２ａ）　、　（２２ｂ）の出力電
圧と演算されるため、２次巻線の巻数を増大させて変位
あたりの出力電圧すなわち出力特性曲線の傾斜を大きく
することができる。しかも、前述のクロスオーバ電圧は
低く抑えることができる。
第２図は第１図の整流回路（３）、（４）　、（５）及
び演算処理回路（６）の内容を示した本発明の第１実施
例に係る系統図を示す、同図によれば、各整流回路（３
）、（４）、（５）は、整流用ダイオード（３１）、（
４１）　。
（５１）及びｆ滑川コンデンサ（３０）、（４０）、（
５０）、（３２）。
（４２）、（５２）並びに抵抗（３３）　、　（４３）
　、　（５３）を備えている。なお、抵抗（５３）は可
変抵抗である。２次コイル（２２ａ）の出力を整流する
整流回路（３）の正極側（３ａ）は出力端子（８）に接
続する。整流回路（３）の負極側（３ｂ）は整流回路（
５）の可変抵抗（５３）の可動接点（５３ｂ）に接続す
る。２次コイル（２２ｂ）の出力を整流する整流回路（
４）の正極側（４ａ）は整流回路（５）の可変抵抗（５
３）の可動接点（５３ｂ）に接続し、整流回路（４）の
負極側（４ｂ）は出力端子（９）に接続する。３次コイ
ル（２３）の出力を整流する整流回路（５）の正極側（
５ａ）及び負極側（５ｂ）はそれぞれ可変抵抗（５３）
の両端に接続し、正極側（５ａ）はアース電位（１０）
に接続する。
このような装置においては、駆動信号発生源である発振
姦（１）を起動し１次コイル（２１）が励磁されると、
この１次コイル（２１）が形成する磁界によって２次コ
イル（２２ａ）　、　（２２ｂ）に誘導電流が流れる。
この誘導電流の流れる方向は互いに逆である。また、３
次コイル（２３）にも同様に誘導電流が流れ、アース電
位（１０）と接点（５３ｂ）の間に電圧（ＶＯ１）を誘
起する。この電圧（ｖｏｌ）は各整流回路（３）　、　
（４）の出力に重畳されるが、出力端（８）　、　（９
）から取出す電圧ａ、ｂではこの電圧（ｖｏｌ）が減算
される。従って、可動部材（２０）が図面上方に移動す
る場合を（り変位、可動部材（２０）が図面下方に移動
する場合を（−）変位置すれば、可動部材（２０）の変
位（Ｄ）に伴う出力端子（８）、（９）の出力信号は、
それぞれ第２図（ｂ）の曲線（ａ）、（ｂ）に示すよう
になる。すなわち、整流出力（ａ）は可動部材（２０）
が（＋）方向に変位すると増大し、この■１整流出力（
ｂ）は減少１６．また、逆に可動部材（２０）が（−）
方向に変位すると、整流出力（ａ）は減少し、この間！
！！流出力（ｂ）は増大する。従って、この整流出力（
ａ）　、　（ｂ）の差をとった場合には電圧（ＶＯ１）
によりクロスオーバ電圧はＡ３のみとなり、差電圧が大
きく且つ絶対電圧を低くすることができるる。以上の説
明からも明らかであるが、整流回路（３）　、（４）　
、（５）　　と演算処理回路（Ｂ）とは混在してい第３
図及び第４図は、第２図と同様の第２、第３の実施例を
示す、第３図に示す第２実施例では、２次コイル（２２
ａ）、（２２ｂ）側の整流回路（３）。
（４）の出力極性に対する３次コイル（２３）側の整流
回路（５）の出力極性が第２図の場合と逆になっており
、その出力特性は第３図（ｂ）に示すようである。電圧
（ＶＯ２）は３次コイル（２３）に基づいて形成する。
第２図で説明した電圧（ＶＯＩ）と同様のバイアス電圧
である。
第４図に示す第３実施例では、２次コイル（２２ａ）　
、　（２２ｂ）を３次コイル（２３）と直接接続した後
に整流を行っており、第２図の出力特性と同様の特性を
得ていることが第４図（ｂ）から明らかである。なお、
この場合、各！１電流路（３）、（４）、（５）の４１
滑回路は、それぞれ−組の並列接続したコンデンサ（３
５〜３Ｂ）、（４５〜４８）、（５５〜５６）並びにこ
のコンデンサの一端を４＋！！渡しする抵抗（３７）、
（４７）　。
（５７）を備えて成り、この抵抗（３７）、（４７）、
（５７）を接続しないコンデンサの端部は３次コイル（
２３）のする。すなわち、整流回路について言えば、整
流回路（３）、（５）の負極性！！ａｔ　（３ｂ）　、
（５ｂ）は！ｌｌ開回路４）の正極性ｍ　（４ａ）と共
通になっている。この場合、３次コイル（２３）に基づ
くバイアス電圧は（ＶＯ３）　、　　クロスオーバ電圧
は（Ａ５）である。
第５図は、このような変位検出装置を自動車のパワース
テアリングに適用した場合の第４実施例を示す。
同図によれば、この実施例の電動式パワーステアリング
は、ステアリングの遅動を伝達する入力軸（６１）と出
力軸（６２）の連結部分の周辺のみを示しており、入力
軸（６１）の回転速度を検出する操舵回転検出温、入力
軸（１）の回転に伴って要求される補助トルクを発生す
る電動機、この電動機の発生する補助トルクを所望の回
転数で出力軸（８２）に伝達するための減速機構、操舵
回転検出器並びに操舵トルク検出器の検出信号に基づい
てＴＬｇｈ機を制御するための制御装置及びそのための
電源などは省略しである。
さらに、前述の第２図乃至第４図で説明した変位検出装
置は、操舵トルク検出器（６０）として入力軸（６１）
及び出力軸（６２）に結合されている。すなわち、人力
４ｑｂ（６１）及び出力軸（６２）は一部をオー／ヘラ
、プさせて、←ｂ力方向たわみ回転可能なトーションバ
ー（６３）で相〃に連結する。このように、トーション
バ−（８３）で相互に同軸状に連結した入力軸（６１）
及び出力軸（８２）は、ケース（６４）の開口端（Ｅｆ
４ａ）、（８４ｂ）　ノ内側に装備した軸受（８５）、
（＋３１３）によって支持する０人力軸（８１）の出力
側端部（Ｂｌｂ）には、半径方向外側に向けて伸長する
ピン（６７）を１８０度隔てて三木突出させである。ま
た、このピン（８７）と８０度陥たった出力軸（６２）
上には、やはり゛ｈ径方向外側に向けて伸長するピン（
６８）が１８０度隔てて三木突出させである。この互い
に８０度隔たったピン（８？）　、（６８）には、磁性
材料より成る円筒状の可動コア（シ０）の側面に設けた
長孔（２０ａ）。
（２０ｂ）が係合させである。この可動コア（２０）の
長孔（２０ａ）は、コアの軸芯方向に対して一定の角度
をもって、また長孔（２０ｂ）は軸線方向に平行に形成
しであるため、入力軸（６１）がステアリング操作によ
り回転すると、トーションバ−（６３）の作用によりピ
ン（８７）、　（６８）の間隔は前述の９０度からずれ
て、可動コア（２０）は軸方向に変位する０例えば、操
舵回転方向が右である場合には可動コア（２０）は図面
左側に移動し、また操舵回転方向が左である場合には可
動コア（２０）は図面右側に移動する。
従って、トーションバー（６３）のねじれに比例する操
舵トルクは可動コア（２０）の変位に対応することとな
る。
一方、ケース（６４）の可動コア（２０）に対応する部
分にはコイルボビン（２）が固定してあり、内部に１次
コイル（２１）、　２次コイル（２２ａ）、（２２ｂ）
　、　　３次コイル（２３）が、入力軸（６１）従って
出力軸（６２）と同軸状に巻回しである。１次コイル（
２１）は、可動コア（２０）のほぼ全長に渡って巻回し
てあり、可動コア　（２０）の一番近くに位置する。２
次コイル（２２ａ）。
（２２ｂ）は１次コイル（２１）の外側に位こし、軸方
向にＲいに分離している。３次コイル（２３）は２次コ
イル（２２ａ）　、　（２２ｂ）の更に外側に２次コイ
ルとほぼと同様に、可動コア（２０）のほぼ全長に渡っ
て巻回しである。
このような電動式パワーステアリング装置の操舵トルク
検出器ｍ（Ｇｏ）によれば、ステアリング操作によって
入力軸（８１）が回転すると可動コア（２０）が所定の
方向に変位し、２次コイルの出力端（又は３次コイル（
２３）の出力端）に操舵トルクに対応した出力電圧を得
ることができる。
なお、入力軸（６１）の一端（８１ａ）にはステアリン
グ軸（図示せず）を連結し、出力軸（６２）の一端（１
３２ｂ）には補助トルク発生用電動機又は減速機構など
（いずれも図示せず）を結合する。
本発明は、以上の実施例及び変形例に限定されるもので
なく、本発明の技術的範囲内において、各種の他の実施
態様及び変形態様が可能であり、また回等の構成要素の
交換が可壷であることは、ち業者にとって明らかである
。例えば、２次コイルの個数は２個に限らず、変位の大
きさ、制御の内容に応じて更に増大させてよいのはもち
ろんのテアリングに限らない。
（発明の効果） 本発明によれば、以上のようにバイアス′市圧を改畳し
得るような３次コイルを備え、また２次コイル出力との
減算が可能であるようにすることにより、差動電圧出力
が大きくしかも出力電圧平均値（クロスオーバ電圧）の
小さい簡単な構成の変位検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る変位検出装置の原理説明図、第２
図乃至第４図は本発明の第１−第３実施例に係る変位検
出装置を示し、第２図（ａ）、第３１；Ｎ（ａ）、第４
図（ａ）は各々の系統図、第２図（ｂ）、第３図（ｂ）
、第４図（ｂ）は各々の出力特性図、第５図は本発明の
第４実施例に係る変位検出装置の説明図、第６図は従来
装置に係り、第６図（ａ）はその系統図、第６図（ｂ）
はその出力特性図である。 図面中、（１）は発振器、（２）はコイルボビン、（２
０）は可動部材、（２１）は１次コイル、（２２ａ）。 （２２ｂ）は２次コイル、　（２３）は３次コイル、　
（３）。 （４）、（５）は整流回路、（６）は演算処理丁段であ
る。 ４ＩＦ　　訂　出　願　人　　　　本田技研Ｔ業株式会
社代理人　　ブ１′埋土　　　　　丁　　１１　　　容
一部間　　　　　ブを理士　　　　　　　　大　　　橋
　　　邦　　　彦回　　　　　ブを埋土　　　　　　　
小　　　山　　　　　　　右同　　　ｊｒ理埋土　　　
　野　　１）　　　茂第２図 第３図 （ｂ）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 磁性材料より成り変位を検出すべき対象物の移動に伴っ
    て移動する可動部材と、交流信号の供給により励磁され
    る１次コイルと、この１次コイルの形成する磁界を前記
    可動部材の変位方向に沿った異なる位置で可動部材を介
    して検出する少なくとも２つの２次コイルとを備え、前
    記２次コイルの出力差から前記対象物の変位を検出する
    変位検出装置において、 前記可動部材の変位に関係なく前記１次コイルの形成す
    る磁界を前記可動部材を介して検出し得る３次コイルと
    、この３次コイルの出力及び前記２次コイルの出力をそ
    れぞれ演算する演算処理手段とを備えたことを特徴とす
    る変位検出装置。
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