JPS6358264A

JPS6358264A - 回転方向検出器

Info

Publication number: JPS6358264A
Application number: JP61203190A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sakurai; 桜井　宏明; Seiichi Miyagawa; 宮川　誠一
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1986-08-29
Publication date: 1988-03-14

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は回転軸の回転方向を検出する検出器に関し、特
に、回転に同期しかつ回転方向に対応して、２組の、回
転方向対応の位相順の電気パルスを発生する回転方向検
出器に関する。

（従来の技術）従来のこの種の回転方向検出器としては、２個のフォト
センサおよび１個のスリット円板を利用したものが良く
知られており、例えば特開昭６０−１７１４６６号公報
および特開昭６１−４７５６９号公報に開示されている
。スリット円板には多数のスリン１へが円周方向に連続
に所定ピッチで形成されており。

２個のフォトセンサは、それぞれがスリットを検出する
ことによって発生する電気パルスの位相差が９０度程度
となるように、配置されている。したがって、スリット
円板が正回転しているときには、一方の電気パルスが高
レベル１１のときに他方の電気パルスが低レベルＬから
１１に立上り、逆回転しているときには、該他方の電気
パルスが高レベルＩ！のときに該一方の該他方の電気パ
ルスが１１に立下がる。フリップフロップなどのラッチ
手段を有する方向判別回路が該２個のフォトセンサに接
続され、正回転のときには例えば一方の電気パルスが１
１のときに他方の電気パルスが１１に立上るとフリップ
フロップをセットして正回転を示す１１を保持してこれ
を出力し、逆回転のときには該他方の上気パルスがＨの
ときに該一方の電気パルスが１１に立−ヒるとフリップ
フロップをリセットして逆回転を示すＬを保持してこれ
を出力する。すなわち方向判別回路の２値出力がスリッ
ト板の回転方向を示す。

（発明が解決しようとする問題点）上述のようにフォトセンサを用いる回転方向検出器は、
発光素子および受光素子の汚れにより電気パルスが発生
しなくなったり、パルス波形が乱れたりする。したがっ
て、例えば自動車のトランスミッションの出力軸の回転
方向を検出する用途など、油で汚れ易い所では使用しに
くいという問題がある。

本発明は油などの汚れに耐性が高くしかも比較的に堅牢
な回転方向検出器を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するために本発明においては、まず、ロ
ータ収納空間と、これに連続する回転軸受は空間と、該
ロータ収納空間に対向する検出素子収納空間と、を有す
るハウジング部材；前記回転軸受は空間を通り前記ロー
タ収納空間に延びる回転軸；前記回転軸に固着され、１
肖記ロ一タ収納空間に位置する。所定ピッチで分極した
永久磁石ロータ；前記検出素子収納空間に配設されたプ
リント基板蔓電源端子、出カイご号端子およびホール素
子を有し、該電源端子および出力信号端子が前記プリン
ト基板に接続され、前記検出素子収納空間にあって前記
永久磁石ロータに対向する第１の磁界検出手段：および
、電源端子、出力信号端子およびホール素子を有し、該
電源端子および出力信号端子が前記プリント基板に接続
され、前記検出素子収納空間にあって前記永久磁石ロー
タに対向する第２の磁界検出手段；を備えるものとする
。

すなわち、従来のスリット板を永久磁石ロータに変更し
、フォトセンサを磁界検出手段に変更する。

この態様の最も単純な構成は、例えば第９図に示すよう
に、回転Ｉｄｌ　ｌに固着された永久磁石ロータ　（７
，８ニアはロータ、８はロータの円周面に固着されたリ
ング状永久磁石）に、ホールＩＣ素子３２．３３を固着
したプリント基板２０を対向させる形となるが、これで
はホールＩＣ素子３２゜３３と永久磁石との距離が遠く
なり、しかもホールＩＣ素子３２．３３の磁界感能軸（
この例では素子の中心を通りプリント基板２０に垂直な
軸）が永久磁石の分極方向（回転軸ｌを中心とする半径
方向の直線）に対して傾斜しているので、ホールＩＣに
及ぶ磁界が小さく、したがって磁界を大きくするために
永久磁石ロータを大きくせざるを得ない。結局小型化が
むつかしい。第１Ｏ図に示すように、プリント基板を２
個２０１，２０２に分割して互に交鎖させて、ホールＩ
Ｃ素子３２゜３３の磁界感能軸を永久磁石の分極方向と
平行にすることにより、ホールＩＣ素子３２．３３と永
久磁石との距離も近くなり、ホールＩ（４３子３２゜３
３周りの磁界が強くなる。したがって検出器全体を小型
化できるかも知れないが、２個のプリント基板２０．．
２０２の取付は構造が複雑となるばかりでなく、プリン
ト基板同志およびプリント基板と引出しリードとの接続
構造が複雑となって組立工程数が多くなる。

そこで本発明では更に、上記の構成要素に加えて、前記
プリント基板と第１の磁界検出手段の間にあって第１の
磁界検出手段の姿勢を、そのホール素子の磁界感能軸を
前記永久磁石ロータの分極方向と合致する方向に定める
第１の姿勢設定手段；および、前記プリント基板と第２
の磁界検出手段の間にあって第２の磁界検出手段の姿勢
を、そのホール素子の磁界感能軸を前記永久磁石ロータ
の分極方向と合致する方向に定める第２の姿勢設定手段
；を備えるものとする。

（作用）これによれば、永久磁石ロータを支持する回転軸とプリ
ント基板がハウジング部材で支持されるので、また、セ
ンサがホール素子であるので、検出器が堅牢になると共
に、プリント基板上で第１および第２の姿勢設定手段が
ホール素子の姿勢を例えば第１０図の３２．３３の如き
に設定するので、プリント基板は例えば第９図に示す如
きの平板形状のままで良く、ホール素子周りの磁界が強
く、検出器全体を小型化することができる。また、プリ
ント基板の設置や配線が格別に複雑になることがない。

本発明の好ましい実施例では、前記永久磁石ロータは、
前記回転軸に固着された円板状のロータと、その円周面
に固着されたリング状永久磁石でなるものとする。これ
によれば、着磁したリング状永久磁石を接着剤などでロ
ータに固着することにより容易に永久磁石ロータを製造
し得る。回転軸への固着は、リング状永久磁石を固着す
る前にロータを圧入や焼きばめなどで回転軸に固着する
形で容易に行ない得る。

本発明の好ましい実施例ではまた、ハウジング部材は、
前記ロータ収納空間と前記検出素子収納空間とを区分す
る比較的に薄肉の隔壁を有し、第１および第２の磁界検
出手段はこの隔壁を介して前記永久磁石ロータに対向す
るものとする。これによれば仮にロータ収納空間に軸受
部の油又は検出器外部の浦が浸入して、もこれが磁界検
出手段やプリンｉ・基板を汚すことがなく、電気回路の
汚れが防止される。

本発明の好ましい実施例では更に、第１および第２の磁
界検出手段は、所定値以上の磁界を検出している状態で
高、低の一方のレベルの、所定値未満の磁界を検出して
いる状態で他方のレベルの、電気信号を発生する２値化
回路手段を含み、前記プリント基板は、第１および第２
の磁界検出手段の２値検出信号の変化に対応した、回転
方向を示す２値信号を発生する方向検出回路を含むもの
とする。

これによれば、磁界検出手段が２値信号を発生するので
、別途波形整形や２値化を行なう回路をプリント基板上
に形成する必要はなく、プリント基板上の電気回路構成
が簡単となる。プリント基板上に方向検出回路を有する
ので、検出器からは方向を示す２値信号が得られ、これ
はアナログ信号のように雑音や伝送レベル低下などの問
題が小さく、検出器が接続される機器側における信号処
理や機器制御が容易となる。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう６（第１実施例）第１図に本発明の第１実施例の外観を示し、第２図にそ
の左側面図を、第３図にその右側面図を示し、第４図に
第１図のＴＶ−ＩＶ線断面図を、また第５図に第２図の
■−■線断面図を示す。以下。

第５図を主体に第１実施例の構造を説明する。

車両上のトランスミッションの出力軸に連結された、出
力軸回転方向および回転数監視用の回転軸（図示せず）
が結合される回転軸ｌは、軸受２と９で支持されている
。回転軸１の右端には前記回転数監視用の回転軸の一端
を結合するためのスリット５が切込まれている。軸受２
はハウジング３の丸穴状の回・麻軸受は空間１４に圧入
されている。該空間を囲むハウジング３部分には、車速
メータケーブルの回転ワイヤ端部をねじ結合するための
外ねじ４が形成されている。

ハウジング３には、回転軸受は空間に連続して大径丸穴
状の内空間６が形成されており、内空間６にロータ７が
配設されている。ロータ７に回転軸１を圧入することに
よって、ロータ７が回転軸１に固着されている。ロータ
フの円周面にはリング状永久磁石８が接着剤で固着され
ている。永久磁石８は、等ピッチで４箇所が半径方向に
分極している。すなわち４極が形成されている。

回転軸１の左端を支持する軸受９は蓋体１０に圧入され
ており、蓋体１０はハウジング３の、内空間６の開口に
挿入されている。蓋体１０の円周面（側周面）と内空間
６の内周面の間にＯリング１２が配置され、これが蓋体
１０でやや圧縮されており、蓋体１０とハウジング３の
間をシールしている。押板１３が蓋体１０を右方に押し
、この押板１３が３個のねじ１５〜１７でハウジング３
に固着されている。

回転軸ｌの左端には、連結１１１１１１１の右端が挿入
されており、この連結軸１１は蓋体１０および押板１３
を貫通して右方に延びている。出力軸回転方向および回
転数監視用の回転軸を囲む連結筒が内ネジ２７に結合さ
れる。

ハウジング３には薄肉の隔壁１９を置いて内空間６に対
向するように、センサ収納空間１８が形成されており、
この空間１８にプリント基板２０が配置され、補強カバ
ー２１で押えられてねじ２２．２３でハウジング３に固
着されている（第４図）。

プリント基板２０には２個のクサビ状のセンサ台３４，
３５が固着されており、センサ台３４および３５上にそ
れぞれホールＩＣ素子３２および３３が接合されている
。ホールＩＣ素子３２および３３の端子はプリント基板
２０の端子穴に差し込まれてプリント′ｅ、極に接続さ
れている。プリント基板２０には、その他に、第６図に
示す電気回路が組込まれ、所要の端子がリード２４でコ
ネクタ２６（第１図および第６図）に接続されている。

このようなプリント基板２０をねじ２２および２３（第
４図）でセンサ収納空間１８に固定し、プリント基板２
０に接続されブッシング２５を貫通した電気リード２４
を所定位置に設定してブッシング２５をハウジング３に
装着した後、センサ収納空間に合成樹脂４２が充填され
ている。

なお、ハウジング３は、検出器をトランスミッション（
図示せず）に固着するための取付は脚２８．２９が一体
に形成されており、それらにねじ穴３０，３１が開けら
れている。トランスミッションと一体のアーム（図示せ
ず）に＃２８゜２９が載置され、アームを通してねじが
ねじ穴３０．３１に結合される。

ホールＩＣ素子３２および３３は、ホール素子をＩＣ素
子の中心に配置しその磁界感能軸をＩＣ素子平面と垂直
に設定したものであり、回転軸ｌを中心とする同一円上
に、４５°の角度をなすように配置され、しかもセンサ
台３４および３５により、それらの磁界感能軸が回転軸
１の中心を通る（ホールＩＣの平面が、回転軸１の中心
を通る直線に対して直角となる）ように姿勢（傾斜角）
が設定されている。

ホールＩＣ素子３２および３３はそれぞれ、前述のホー
ル素子の外に、ホール素子の磁界検出信号（の絶対値）
が所定範囲未満であると低レベルＬ（磁界なし）の、所
定範囲以上であると高レベルＨ（磁界あり）の電気信号
を発生する電気処理回路がＩＣ処理で組込まれているも
のであり、第６図に示すように、電源端子（プラス）４
３ａ。

４３ｂ、出力信号端子４４ａ、４４ｂ、および電源端子
（マイナス：アース）４５ａ、４５ｂを有する。これら
の端子がくの字形に折り曲げられてプリント基板２０に
差し込まれ、ハンダで固着されている。

永久磁石８が４極に分極しているので、回転軸１が回転
するとホールＩＣ素子３２および３３の出力信号端子に
それぞれ電気パルスが現われる。

これらの電気パルスは１回転軸１の１回転当り４パルス
（４周期）のパルスレー１・であるが、ホールＩＣ素子
３２と３３の配置角度差が４５°であるので、電気パル
スは９０＠の位相差を有し、また、回・転軸１の正／逆
回転方向に応じて位相差が反転する。

プリント基板２０には、このような位相差を検出して回
転方向信号を発生する方向検出回路が組込まれている。

これを第６図に示し、方向検出回路各部の電気信号を第
７ａ図（回転軸１が正回転のとき）および第７ｂ図（逆
回転のとき）に示す。

方向検出回路は、この例ではナントゲート３６〜３８お
よびＤフリップフロップ３９で構成される。

Ｄフリップフロップ３９は、ＧＫ入力端がＬから１−１
に立上ったときにＤ入力端の信号をラッチし、ラッチ信
号をＱに出力する。すなわちナントゲート３８の２人力
がＨ，Ｈからり、Ｈ又はＨ，Ｌに切換わったときに信号
Ａをラッチする。ナントゲート３８の２人力がこのよう
に切換わるのは、信号ＢがＬのときに信号ＡがＬから■
」に立上ったとき（回転軸ｌが正回転のとき）と、信号
ＡがＬのときに信号ＢがＬから！（に立上ったとき（回
転軸１が逆回転のとき）、の２態様であり、前者の態様
では信号ＡがＨであるのでフリップフロップ３９が）＋
　（正回転）をラッチし、後者の態様では信号Ａがして
あるのでフリップフロップ３９がＬ（逆回転）をラッチ
する。フリップフロップ３９のＱ出力端に接続されたオ
ープンコレクタ形の出力増婦器４１（インバータ）が、
このランチ信号をＴＴＬレベルの、ノイズの影響が小さ
い信号に変換（反転増幅）してコネクタ２６に与える。

したがって、コネクタ２６に与えられる回転方向信号は
Ｌが正回転を、　１１が逆回転を示す。

なお、２組の電気パルスＡ、Ｂの一方Ａを１回転量期パ
ルスとしてコネクタ２６に与えるようにしている。この
電気パルスＡも、オープンコレクタ形の出力増幅器４０
　（インバータ）が、ＴＴＬレベルのノイズの影響が小
さい信号に変換（反転増幅）してコネクタ２６に与える
。

（第２実施例）第８ａ図に本発明の第２実施例の横断面を示し、第８ｂ
図に縦断面を示し、第８ｃ図に第８ａ図において回転軸
ｌ側からホールＩＣ素子３２．３３を見た平面図を示す
。この第２実施例においては、永久磁石ロータ（７，８
）の直径を小さくして検出器を更に小型にするために、
ホールＩＣ素子３２．３３の左右方向（永久磁石ロータ
の磁極の移動方向：第８ａ図および第８ｃ図）の配置距
離を小さくし、それらの端子の衝突を回避するために紙
面（第８ａ図）と直角な方向（ＦＪ１ｔ＋の移動方向と
直交する方向）にずらしている。このようなずらしによ
り、この第２実施例では、第１実施例の分離距離ｄ　（
第６図）よりも更に大きい距雛分、磁極移動方向の配置
距離が短くされ、これに伴って、この配置でも回転軸１
中心を中心とするホールＩＣ素子３２．３３の角度が４
５″になるように、永久磁石ロータ（７，８）の直径が
極く小さくなっている。磁極の移動方向と直交する方向
にホールＩＣ素子３２．３３を相対的にずらすので、第
８ｂ図および第８ｃ図に示すように、リング状永久磁石
８の幅（第８ｂ図で左右方向）を広くしている。これに
より検出器の、回転１１ｉｌｌ１１に沿う方向の長さく
第８ｂ図で左右方向゛）がやや長くなるが、全体として
コンパクトになり極く小型となる。

〔発明の効果〕

本発明の検出器は、永久磁石ロータと２組の磁界検出手
段を用いて２組の電気パルスを発生する構成であるので
、油などの汚れに耐性が高く、しかも堅牢である。のみ
ならず、第１および第２の姿勢設定手段で、１枚のプリ
ント基板に対する磁界検出手段の傾斜を設定して磁界検
出手段の姿勢を、そのホール素子の磁界感能軸を前記永
久磁石ロータの分極方向と合致する方向に定めるので、
ホール素子周りの磁界が強く、したがって回転軸の回転
に対応した電気パルスの発生が安定し方向検出が安定し
、検出器を小型にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の外観を示す正面図、第２
図は左側面図、および第３図は右側面図である。第４図は第１図のＩＶ　−ＩＶ線断面図、および第５図
は第２図の■−ｖ線断面図である。第６図は、第４図に示すプリント基板２０上の電気回路
構成を示す電気回路図、および、第７ａ図および第７ｂ
図は回転軸１が正回転およびｉφ回転したときの第６図
に示す電気回路各部の電気信号を示すタイムチャー１−
である。第８ａ図は本発明の第２実施例の横断面図、第８ｂ図は
縦断面図、および第８ｃ図は第２実施例におけるホール
ＩＣ素子３２．３３の配置位置関係を示す平面図である
。第９図および第１０図は、２個のホールＩＣ素子を用い
る回転方向検出器の概要を示す正面図である。１：回転軸（回転軸）２：軸受３：ハウジング（ハウジング部材）　４：外ねじ５：割
り溝　　　　　　　　　　６：内空間（ロータ収納空間
）７：ロータ　　　　８：リング状永久磁石（１，８：
永久磁石ロータ）９：軸受　　　　　　　　　　１０：
Ｍ体１１：連結Ｈ１２：○リング１３：押板　　　　　　　１４：回転軸受は空間（回転
軸受は空間）１５〜Ｉ７：ねじ　　　　　１８：センサ
収納空間（検出素子収納空間）１９：隔壁　　　　　　
　　　　２０ニブリント基板（プリント基板）２０＋　
、２ｏ２Ｈプリント基板　　２１：補強カバー２２．２
３　：ねじ　　　　　　　　　２４：リード２５：ブッ
シング　　　　　　　２６：コネクタ２７：内ねし　　
　　　　　　　２８，２９　：取付は脚３０．３１　：
ねじ穴３２．３３　：ホールＩＣ素子（第１．第２の磁界検出
手段）３４．３５　ニセンサ台（第１．第２の姿勢設定
手段）３６〜３８：ナンドゲート３９：フリップフロノ
ブ４０．４１　：出力増幅器　　　　　４２：充填樹脂
４：３ａ　、　４３ｂ　：電源端子（プラス）　　４７
１ａ、４４ｂ　：出力信号端子’１５ａ、４５ｂ　：　
電源端子（マスナス：アース）特許出願人アイシン精機
株式会社第４図声５図声８ｂ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ロータ収納空間と、これに連続する回転軸受け空
間と、該ロータ収納空間に対向する検出素子収納空間と
、を有するハウジング部材；前記回転軸受け空間を通り前記ロータ収納空間に延びる
回転軸；前記回転軸に固着され、前記ロータ収納空間に位置する
、所定ピッチで分極した永久磁石ロータ；前記検出素子収納空間に配設されたプリント基板；電源端子，出力信号端子およびホール素子を有し、該電
源端子および出力信号端子が前記プリント基板に接続さ
れ、前記検出素子収納空間にあって前記永久磁石ロータ
に対向する第１の磁界検出手段；前記プリント基板と第１の磁界検出手段の間にあって第
１の磁界検出手段の姿勢を、そのホール素子の磁界感能
軸を前記永久磁石ロータの分極方向と合致する方向に定
める第１の姿勢設定手段；電源端子，出力信号端子およ
びホール素子を有し、該電源端子および出力信号端子が
前記プリント基板に接続され、前記検出素子収納空間に
あって前記永久磁石ロータに対向する第２の磁界検出手
段；および、前記プリント基板と第２の磁界検出手段の間にあって第
２の磁界検出手段の姿勢を、そのホール素子の磁界感能
軸を前記永久磁石ロータの分極方向と合致する方向に定
める第２の姿勢設定手段；を備える回転方向検出器。
（２）前記永久磁石ロータは、前記回転軸に固着された
円板状のロータと、その円周面に固着されたリング状永
久磁石でなる、前記特許請求の範囲第（１）項記載の回
転方向検出器。
（３）ハウジング部材は、前記ロータ収納空間と前記検
出素子収納空間とを区分する比較的に薄肉の隔壁を有し
、第１および第２の磁界検出手段はこの隔壁を介して前
記永久磁石ロータに対向する、前記特許請求の範囲第（
１）項記載の回転方向検出器。
（４）第１および第２の磁界検出手段を、永久磁石ロー
タの回転によるその分極の移動方向に沿う同一直線上に
配置した前記特許請求の範囲第（１）項記載の回転方向
検出器。
（５）第１および第２の磁界検出手段を、永久磁石ロー
タの回転によるその分極の移動方向と直交する方向にづ
らして配置した前記特許請求の範囲第（１）項記載の回
転方向検出器。
（６）第１および第２の磁界検出手段は、所定値以上の
磁界を検出している状態で高，低の一方のレベルの、所
定値未満の磁界を検出している状態で他方のレベルの、
電気信号を発生する２値化回路手段を含み、前記プリン
ト基板は、第１および第２の磁界検出手段の２値検出信
号の変化に対応した。回転方向を示す２値信号を発生する方向検出回路を含む
、前記特許請求の範囲第（１）項，第（２）項，第（３
）項，第（４）項又は第（５）項記載の回転方向検出器
。