WO2017056854A1 - 変位検出装置及び無段変速装置 - Google Patents

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拓海 吉谷
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メレキシス テクノロジーズ エヌ ヴィ
株式会社メレキシス・ジャパン・テクニカル リサーチセンター
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Definitions

  • the present invention relates to a displacement detection device and a continuously variable transmission.
  • the continuously variable transmission disclosed in Patent Document 1 has an actuator that moves a movable sheave and a sensor that detects the position of the movable sheave as separate bodies, and the actuator moves the movable sheave via an arm. Detects the position of the movable sheave by detecting the position of the arm.
  • an object of the present invention is to provide a displacement detection device and a continuously variable transmission that directly detect the position of a movable sheave.
  • One embodiment of the present invention provides the following displacement detection device and continuously variable transmission to achieve the above object.
  • a magnet for forming a magnetic field A measurement object that rotates and is displaced in a direction orthogonal to the rotation direction, and has a concave or convex portion on the circumferential surface, Magnetic flux density that accompanies the displacement of the measurement object in a magnetic field that is arranged between the magnet and the circumferential surface of the measurement object, and that is formed by the magnet and that is attracted to the concave or convex part of the measurement object
  • a displacement detection device having a sensor for detecting a change in the position.
  • a magnet that forms a magnetic field A movable sheave having a concave or convex portion on the circumferential surface; A change in magnetic flux density due to the displacement of the object to be measured is detected in a magnetic field that is arranged between the magnet and the circumferential surface of the movable sheave and that is formed by the magnet and is attracted to the concave or convex portion. A continuously variable transmission.
  • a magnet that forms a magnetic field; The concave portion or the convex portion formed on the circumferential surface of the measurement object that rotates and is displaced in the direction orthogonal to the rotation direction is disposed between the magnet and the concave portion or the measurement target that is formed by the magnet.
  • a displacement detection apparatus comprising: a sensor that detects a change in magnetic flux density accompanying a displacement of the measurement object in a magnetic field attracted by a convex portion.
  • the position of a movable sheave can be detected directly.
  • the position of a movable sheave can be directly detected in the range of the displacement amount of a measuring object.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration example of a continuously variable transmission according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration example of the displacement detection device and the continuously variable transmission when the movable sheave moves.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the sensor.
  • FIG. 4A is a perspective view and a sectional view showing the configuration of the Hall IC.
  • FIG. 4B is a perspective view and a sectional view showing the configuration of the Hall IC.
  • FIG. 5A is a schematic diagram for explaining the operation of the displacement detection device.
  • FIG. 5B is a schematic diagram for explaining the operation of the displacement detection device.
  • FIG. 5C is a schematic diagram for explaining the operation of the displacement detection device.
  • FIG. 6 is a graph showing the x component of the magnetic field detected by the Hall IC with respect to the displacement of the movable sheave.
  • FIG. 7 is a graph showing the z component of the magnetic field detected by the Hall IC with respect to the displacement of the movable sheave.
  • FIG. 8 is a graph showing the output of the sensor with respect to the displacement amount of the movable sheave.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification of the configuration of the movable sheave.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modified example of the configuration of the Hall IC.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a modification of the configuration of the displacement detection device.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration example of a displacement detection device and a continuously variable transmission according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration example of the displacement detection device and the continuously variable transmission when the movable sheave moves. 1 and 2 is defined as the z-axis direction, the horizontal left direction as the x-axis direction, and the depth front direction as the y-axis direction.
  • the continuously variable transmission 10 is, for example, a V-belt type continuously variable transmission, and includes a pulley shaft 12 formed at one end of a crankshaft 11 in a transmission case 28, A driving pulley 20 supported by the pulley shaft 12, a driven pulley (not shown), and a V-belt 22 spanning the driving pulley 20 and the driven pulley are included.
  • the drive pulley 20 includes a fixed sheave 15 fixed to the pulley shaft 12 and a movable sheave 21 supported by the pulley shaft 12 and movable with respect to the fixed sheave 15.
  • a V-belt 22 is interposed between the sheaves 15 and 21. It is wrapped around.
  • the lamp plate 13 is fixed to the pulley shaft 12 behind the movable sheave 21, and a plurality of centrifugal weights 19 are held between the movable sheave 21 and the lamp plate 13.
  • the pulley shaft 12 rotates and a centrifugal force corresponding to the rotation speed acts on the centrifugal weight 19, the centrifugal weight 19 moves radially outward along the cam surface 17 of the movable sheave 21, and the movable sheave 21 is fixed to the fixed sheave. Move to the 15 side (see FIG. 2).
  • the interval between the fixed sheave 15 and the movable sheave 21 is narrowed, and the winding radius of the V-belt 22 is increased.
  • the sliding surface of the V-belt 22 and the cam surface 17 are configured as separate parts, and an arm 26 is connected to a boss portion 23 between both surfaces via a bearing 24. Further, an output rod 46 of an actuator 30 that moves the movable sheave 21 in cooperation with the centrifugal weight 19 is connected to the tip of the arm 26.
  • the actuator 30 connects a motor 32 serving as a drive source to the main body, and the main body includes a reduction gear group that reduces the output of the motor 32 and a nut member that is rotationally driven by the motor 32 via the reduction gear group. Has inside.
  • the actuator 30 has an output rod 46 that protrudes from the main body by driving of the motor 32.
  • the distal end 54 of the output rod 46 is provided with a U groove 55 to which the arm 26 is connected. Further, the output rod 46 is supported by a bearing disposed in the main body portion of the actuator 30.
  • the arm 26 When the output rod 46 moves, the arm 26 also moves integrally with the output rod 46 and moves the movable sheave 21 relative to the fixed sheave 15. As a result, the interval between the fixed sheave 15 and the movable sheave 21, that is, the winding radius of the V-belt 22 changes.
  • the displacement amount of the movable sheave 21 is assumed to be a displacement of about several tens of mm (for example, 15 mm).
  • the motor 32 is controlled by a control unit (not shown). Control by the control unit is performed based on the displacement amount of the movable sheave 21 detected by the sensor 60. That is, the movement of the movable sheave 21 is controlled using the displacement amount of the movable sheave 21 as feedback information.
  • the sensor 60 is inserted in the transmission case 28 with a hole, and detects the position of the recess 210 provided on the circumferential surface 211 of the movable sheave 21 over the front circumference.
  • the recess 210 and the sensor 60 have the left end of the recess 210 substantially coincided with the detection position of the sensor 60 when the distance between the fixed sheave 15 and the movable sheave 21 is narrow as shown in FIG.
  • the right end of the recess 210 is provided so as to substantially coincide with the detection position of the sensor 60.
  • the movable sheave 21 is formed of a general magnetic material such as iron.
  • the sensor 60 may be installed without providing a hole when the transmission case 28 is made of a nonmagnetic material such as stainless steel, aluminum, or brass.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the sensor 60.
  • the sensor 60 is configured, for example, by molding a Hall IC 61 and a magnet 62 into a cylindrical shape using a synthetic resin or the like.
  • the Hall IC 61 is disposed in the magnetic field of the magnet 62, and detects the x component and the z component of the magnetic field that change according to the displacement of the recess 210 (see FIGS. 1 and 2).
  • the magnet 62 is a permanent magnet formed using a material such as ferrite, samarium cobalt, or neodymium, and the magnetization direction Dm is the z direction.
  • 4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view showing the configuration of the Hall IC.
  • the Hall IC 61 has, as an example, a flat substrate 610 having a thickness in the z direction and a detection surface provided on the substrate 610 and parallel to the xy plane. Hall elements 610x 1 , 610x 2 , 610y 1 , 610y 2 having a detection direction D sz in the z direction as elements, and a portion overlapping with the hall elements 610x 1 , 610x 2 , 610y 1 , 610y 2 are provided.
  • Hall element 610x 1 converts the magnetic flux in the x-direction and y-direction in the z-direction, and 610x 2, 610y 1, magnetic concentrator 611 to detect 610y 2, the Hall element 610x 1, 610x 2, 610y 1 , 610y 2 output A signal processing circuit (not shown) for processing signals to detect, and detects magnetic flux densities in the x, y, and z directions.
  • Hall IC61 for example, using Melexis made Tri Axis position sensor or the like, x-direction by taking the difference between the outputs of the difference between the outputs of the Hall elements 610x 1 and 610x 2, the Hall element 610y 1 and 610y 2, y-direction An output proportional to the magnetic flux density can be obtained. The relationship between the magnetic flux density and the output will be described later.
  • the distance between the Hall element 610x 1 and 610x 2, the distance between the Hall element 610y 1 and 610y 2, is 0.2 mm
  • the package mold part is z direction of thickness 1.5 mm
  • height in the y direction is 3 mm.
  • a permalloy can be used as the magnetic concentrator 611 of the sensor 60.
  • the sensor 60 may be omitted Hall element 610y 1 and 610y 2.
  • the detection direction is the x, y, z direction
  • another type of element such as an MR element may be used instead of the Hall IC 61, or a plurality of elements may be used if the detection direction includes the x, y, z direction.
  • a multi-axis magnetic detection IC in which magnetic detection elements are arranged in the axial direction may be used.
  • 5A to 5C are schematic diagrams for explaining the operation of the displacement detection device.
  • FIG. 6 is a graph showing the x component of the magnetic field detected by the Hall IC 61 with respect to the displacement of the movable sheave 21.
  • B x B cos ⁇ .
  • FIG. 7 is a graph showing the z component of the magnetic field detected by the Hall IC 61 with respect to the displacement of the movable sheave 21.
  • FIG. 8 is a graph showing the output of the sensor 60 with respect to the displacement amount of the movable sheave 21.
  • the sensor 60 calculates Arctan (B z / B x ) from the x component B x and the z component B z of the magnetic flux density, calculates the angle ⁇ formed by the direction of the magnetic flux and the x axis, and the angle ⁇ A voltage Vout proportional to is output.
  • the concave portion 210 is formed on the circumferential surface 211 of the movable sheave 21 to be measured, and the magnetic flux attracted from the magnet 62 to the concave portion 210 is detected by the sensor 60.
  • the position of the movable sheave 21 can be directly detected without contact.
  • the magnetic flux density in the x direction and the z direction is detected as the Hall IC 61.
  • the position of the movable sheave 21 may be detected from the magnetic flux density detected only in the x direction or only in the z direction.
  • a Hall IC in which two Hall elements are arranged in the x direction at the center of the substrate and two magnetic concentrators are arranged outside the Hall element may be used.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification of the configuration of the movable sheave.
  • a movable sheave 21a having a convex portion 212 on the circumferential surface 211 may be used.
  • the convex portion 212 may have a dome shape in which the concave portion 210 is inverted, in addition to a vertical end of the cross section.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modified example of the configuration of the Hall IC.
  • the holes IC61b provided vertically Hall element 610x 3 as detection direction D sx is x direction with respect to the substrate surface of the substrate 610b It may be used.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a modification of the configuration of the displacement detection device.
  • the Hall IC 61a When detecting the magnetic flux density in the x direction, the Hall IC 61a having the normal direction on the substrate surface as the detection direction Dsx is used, and the normal direction on the substrate surface of the Hall IC 61a is set in the x direction so that the detection direction D sx is in the x direction.
  • the sensor 60a arranged in this manner may be used.
  • the sensitivity of magnetic detection can be improved by arranging the bottom surface of the sensor 60a closer to the axis of the movable sheave 21 than the circumferential surface 211.
  • the displacement detection device is used as a continuously variable transmission device.
  • the present invention is not limited to the continuously variable transmission device, and can be similarly applied as long as the measurement target has a circumferential surface.
  • Other devices include motor shafts and the like. In either case, displacement can be detected without contact.
  • the measurement object may not necessarily rotate. In that case, it is not necessary to provide a recessed part and a convex part over a perimeter.
  • the combination of the sensor and magnet in the above-described embodiment is an example, and the position detection function is not impaired, and these are appropriately selected and changed to a new combination within a range not changing the gist of the present invention. May be used.
  • a displacement detection device and a continuously variable transmission that directly detect the position of the movable sheave.

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Abstract

【課題】可動シーブの位置を直接検出する変位検出装置及び無段変速装置を提供する。 【解決手段】変位検出装置は、磁場を形成する磁石６２と、回転するとともに、回転方向と直交する方向に変位するものであって、円周面に凹部２１０（又は凸部）を有する測定対象である可動シーブ２１と、磁石６２と可動シーブ２１の円周面との間に配置され磁石６２が形成し凹部２１０（又は凸部）に誘引される磁場内で可動シーブ２１の変位に伴う磁束密度の変化を検出するセンサ６０とを有する。

Description

変位検出装置及び無段変速装置
　本発明は、変位検出装置及び無段変速装置に関する。
　従来の技術として、可動シーブを移動させるアクチュエータと可動シーブの位置を検出するセンサとを別体とする無段変速装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に開示された無段変速装置は、可動シーブを移動させるアクチュエータと、可動シーブの位置を検出するセンサとを別体で有し、アクチュエータはアームを介して可動シーブを移動させ、センサはアームの位置を検出することで可動シーブの位置を検出する。
特開２０１４‐１９６７８０号公報
　しかし、特許文献１に示す無段変速装置は、アクチュエータとセンサとが一体であってアクチュエータのロッドの突出量を検出する場合に比べて、センサから可動シーブまでの各要素の寸法誤差や組付誤差の影響を受けにくく、可動シーブの位置を精度よく検出できるが、可動シーブの位置を直接検出しているわけではないため精度には限界がある、という問題があった。
　従って、本発明の目的は、可動シーブの位置を直接検出する変位検出装置及び無段変速装置を提供することにある。
　本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の変位検出装置及び無段変速装置を提供する。
［１］磁場を形成する磁石と、
　回転するとともに、回転方向と直交する方向に変位するものであって、円周面に凹部又は凸部を有する測定対象と、
　前記磁石と、前記測定対象の円周面との間に配置され、前記磁石が形成し前記測定対象の前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を検出するセンサとを有する変位検出装置。
［２］前記凹部又は前記凸部の前記測定対象が変位する方向における幅が、変位量と略同一である前記［１］に記載の変位検出装置。
［３］磁場を形成する磁石と、
　円周面に凹部又は凸部を有する可動シーブと、
　前記磁石と、前記可動シーブの円周面との間に配置され、前記磁石が形成し前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を検出するセンサとを有する無段変速装置。
［４］磁場を形成する磁石と、
　回転するとともに回転方向と直交する方向に変位する測定対象の円周面に形成された凹部又は凸部と、前記磁石との間に配置され、前記磁石が形成し前記測定対象の前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を検出するセンサとを有する変位検出装置。
　請求項１、３又は４に係る発明によれば、可動シーブの位置を直接検出することができる。
　請求項２に係る発明によれば、測定対象の変位量の範囲において可動シーブの位置を直接検出することができる。
図１は、実施の形態に係る無段変速装置の構成例を示す一部断面図である。 図２は、可動シーブが移動した際の変位検出装置及び無段変速装置の構成例を示す一部断面図である。 図３は、センサの構成を示す一部断面図である。 図４Ａは、ホールＩＣの構成を示す斜視図及び断面図である。 図４Ｂは、ホールＩＣの構成を示す斜視図及び断面図である。 図５Ａは、変位検出装置の動作を説明するための概略図である。 図５Ｂは、変位検出装置の動作を説明するための概略図である。 図５Ｃは、変位検出装置の動作を説明するための概略図である。 図６は、可動シーブの変位量に対するホールＩＣが検出する磁場のｘ成分を示すグラフ図である。 図７は、可動シーブの変位量に対するホールＩＣが検出する磁場のｚ成分を示すグラフ図である。 図８は、可動シーブの変位量に対するセンサの出力を示すグラフ図である。 図９は、可動シーブの構成の変形例を示す断面図である。 図１０は、ホールＩＣの構成の変形例を示す断面図である。 図１１は、変位検出装置の構成の変形例を示す断面図である。
［実施の形態］
（無段変速装置の構成）
　図１は、実施の形態に係る変位検出装置及び無段変速装置の構成例を示す一部断面図である。図２は、可動シーブが移動した際の変位検出装置及び無段変速装置の構成例を示す一部断面図である。なお、図１及び図２の垂直下方向をｚ軸方向、水平左方向をｘ軸方向、奥行き手前方向をｙ軸方向とする。
　図１に示すように、無段変速機１０は、例えば、Ｖベルト式の無段変速機であって、変速機ケース２８内に、クランク軸１１の一端に形成されたプーリ軸１２と、このプーリ軸１２に支持される駆動プーリ２０と、従動プーリ（図示せず）と、これら駆動プーリ２０及び従動プーリに掛け渡されるＶベルト２２を有している。
　駆動プーリ２０は、プーリ軸１２に固定される固定シーブ１５と、プーリ軸１２に支持され固定シーブ１５に対して移動可能な可動シーブ２１からなり、これら両シーブ１５，２１間にＶベルト２２が巻き掛けられている。
　可動シーブ２１の背後には、ランププレート１３がプーリ軸１２に固定されており、これら可動シーブ２１とランププレート１３との間に複数の遠心ウエイト１９が保持されている。プーリ軸１２が回転し、その回転速度に応じた遠心力が遠心ウエイト１９に作用すると、遠心ウエイト１９が可動シーブ２１のカム面１７に沿って径外方へ移動し、可動シーブ２１を固定シーブ１５側へ移動させる（図２参照）。結果、固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔が狭くなり、Ｖベルト２２の巻き掛け半径が大きくなる。
　また、可動シーブ２１は、Ｖベルト２２の摺動面とカム面１７とが別部品で構成されており、両面間のボス部２３には、ベアリング２４を介してアーム２６が連結されている。さらに、アーム２６の先端には、遠心ウエイト１９と協働して可動シーブ２１を移動させるアクチュエータ３０の出力ロッド４６が連結されている。
　アクチュエータ３０は、駆動源となるモータ３２を本体部に接続し、本体部はモータ３２の出力を減速する減速ギヤ群と、この減速ギヤ群を介してモータ３２により回転駆動されるナット部材とを内部に有している。
　アクチュエータ３０は、本体部からモータ３２の駆動により突出する出力ロッド４６を有している。出力ロッド４６の先端５４には、アーム２６が連結されるＵ溝５５が設けられている。また、出力ロッド４６は、アクチュエータ３０の本体部に配設された軸受により支持される。
　出力ロッド４６が移動すると、アーム２６も出力ロッド４６と一体的に移動し、可動シーブ２１を固定シーブ１５に対して移動させる。結果、固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔、即ちＶベルト２２の巻き掛け半径が変化する。
　つまり、図１に示すように出力ロッド４６が右方向へ移動すると、固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔が広くなり、Ｖベルト２２の巻き掛け半径が小さくなる。一方、図２に示すように出力ロッド４６が左方向へ移動すると、固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔が狭くなり、Ｖベルト２２の巻き掛け半径が大きくなる。可動シーブ２１の変位量は数１０ｍｍ程度（一例として１５ｍｍ）の変位であるとする。
　モータ３２は制御部（図示せず）により制御される。また、制御部による制御は、センサ６０により検出された可動シーブ２１の変位量に基づいて行われる。即ち、可動シーブ２１の変位量をフィードバック情報として可動シーブ２１の移動が制御される。
　センサ６０は、変速機ケース２８に孔を設けて挿入され、可動シーブ２１の円周面２１１に前周に渡って設けられた凹部２１０の位置を検出する。凹部２１０及びセンサ６０は、図１に示すように固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔が狭くなった状態において、凹部２１０の左端がセンサ６０の検出位置と略一致し、図２に示すように固定シーブ１５と可動シーブ２１との間隔が広くなった状態において、凹部２１０の右端がセンサ６０の検出位置と略一致するように設けられる。
　可動シーブ２１は、一般的な磁性材質、例えば、鉄等の材質から形成される。なお、センサ６０は、変速機ケース２８が、ステンレス、アルミニウムや真鍮等の非磁性材料で形成されている場合は孔を設けずに設置してもよい。
　図３は、センサ６０の構成を示す一部断面図である。
　センサ６０は、例えば、ホールＩＣ６１と磁石６２とを合成樹脂等を用いて円筒形状にモールドして構成される。ホールＩＣ６１は、磁石６２の磁場中に配置され、凹部２１０（図１、図２参照）の変位に応じて変化する磁場のｘ成分及びｚ成分を検出する。
　磁石６２は、フェライト、サマリウムコバルト、ネオジウム等の材料を用いて形成された永久磁石であり着磁方向Ｄｍをｚ方向とする。
　図４Ａ及び図４Ｂは、ホールＩＣの構成を示す斜視図及び断面図である。
　ホールＩＣ６１は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、一例として、ｚ方向に厚みを有する平板状の基板６１０と、基板６１０上に設けられてｘｙ面に平行な検出面を有し、磁気検出素子として検出方向Ｄｓｚをｚ方向とするホール素子６１０ｘ１、６１０ｘ２、６１０ｙ１、６１０ｙ２と、ホール素子６１０ｘ１、６１０ｘ２、６１０ｙ１、６１０ｙ２上に一部が重なるように設けられてｘ方向及びｙ方向の磁束をｚ方向に変換してホール素子６１０ｘ１、６１０ｘ２、６１０ｙ１、６１０ｙ２に検出させる磁気コンセントレータ６１１と、ホール素子６１０ｘ１、６１０ｘ２、６１０ｙ１、６１０ｙ２の出力する信号を処理する信号処理回路（図示せず）を有し、ｘ、ｙ、ｚ方向の磁束密度を検出する。
　ホールＩＣ６１は、例えば、メレキシス製トライアクシスポジションセンサ等を用い、ホール素子６１０ｘ１と６１０ｘ２との出力の差分、ホール素子６１０ｙ１と６１０ｙ２との出力の差分をとることでｘ方向、ｙ方向の磁束密度に比例した出力を得ることができる。磁束密度と出力との関係は後述する。また、ホール素子６１０ｘ１と６１０ｘ２との間隔、ホール素子６１０ｙ１と６１０ｙ２との間隔は、０．２ｍｍであり、パッケージモールド部はｚ方向の厚みが１．５ｍｍ、ｘ方向の幅が４．１ｍｍ、ｙ方向の高さが３ｍｍである。センサ６０の磁気コンセントレータ６１１として、パーマロイを用いることができる。また、センサ６０は、ホール素子６１０ｙ１と６１０ｙ２を省略してもよい。
　なお、検出方向がｘ、ｙ、ｚ方向であれば、ホールＩＣ６１に代えてＭＲ素子等の他の種類の素子を用いてもよいし、検出方向がｘ、ｙ、ｚ方向を含めば複数の軸方向にそれぞれ磁気検出素子を配置した多軸磁気検出ＩＣを用いてもよい。
（変位検出装置の動作）
　次に、実施の形態の作用を、図１‐図８を用いて説明する。
　図５Ａ‐図５Ｃは、変位検出装置の動作を説明するための概略図である。
　図５Ａに示すように、可動シーブ２１がｘ方向に移動していない状態（ｘ＝０）、つまり、可動シーブ２１と固定シーブ１５が最も離れた状態において、磁石６２から可動シーブ２１の凹部２１０へと誘引される磁束は図中の矢印のようになり、ホールＩＣ６１が検出する磁束密度のｘ成分Ｂｘ＝Ｂｃｏｓα１は可動シーブ２１の移動範囲内において最も大きくなる。また、ｚ成分Ｂｚ＝Ｂｓｉｎα１は最も小さくなる。
　次に、図５Ｂに示すように、可動シーブ２１がｘ方向の中間点（ｘ＝１／２ｘｓ）に移動した状態において、ｚ軸方向に対象な磁場が形成されてホールＩＣ６１が検出する磁束密度のｘ成分は０となる。また、ｚ成分Ｂｚ＝Ｂは可動シーブ２１の移動範囲内において最も大きくなる。
　また、図５Ｃに示すように、可動シーブ２１がｘ方向に最も移動した状態（ｘ＝ｘｓ）、つまり、可動シーブ２１と固定シーブ１５が最も接近した状態において、磁石６２から可動シーブ２１の凹部２１０へと誘引される磁束は図中の矢印のようになり、ホールＩＣ６１が検出する磁束密度のｘ成分Ｂｘ＝Ｂｃｏｓα２＝‐Ｂｃｏｓα１は可動シーブ２１の移動範囲内において負の方向に最も大きくなる。また、ｚ成分Ｂｚ＝Ｂｓｉｎα２＝Ｂｓｉｎα１は最も小さくなる。
　以上に説明したように、ホールＩＣ６１の検出する磁束密度をグラフにすると以下の図６及び図７のようになる。
　図６は、可動シーブ２１の変位量に対するホールＩＣ６１が検出する磁場のｘ成分を示すグラフ図である。
　ホールＩＣ６１が検出する磁束密度のｘ成分はＢｘ＝Ｂｃｏｓαであり、可動シーブ２１の変位量が０においてＢｘは最大となり、変位量の中間点（ｘ＝１／２ｘｓ）においてＢｘは０となり、最も変位した点（ｘ＝ｘｓ）においてＢｘは最も小さくなる。
　図７は、可動シーブ２１の変位量に対するホールＩＣ６１が検出する磁場のｚ成分を示すグラフ図である。
　ホールＩＣ６１が検出する磁束密度のｚ成分はＢｚ＝Ｂｓｉｎαであり、可動シーブ２１の変位量が０においてＢｚは最小となり、変位量の中間点（ｘ＝１／２ｘｓ）においてＢｚは最大となり、最も変位した点（ｘ＝ｘｓ）においてＢｚは再び最小となる。
　図８は、可動シーブ２１の変位量に対するセンサ６０の出力を示すグラフ図である。
　センサ６０は、上記した磁束密度のｘ成分Ｂｘ及びｚ成分Ｂｚから、Ａｒｃｔａｎ（Ｂｚ／Ｂｘ）を演算して、磁束の向きとｘ軸とのなす角度αを算出し、角度αに比例した電圧Ｖｏｕｔを出力する。
（実施の形態の効果）
　上記した第１の実施の形態によれば、測定対象である可動シーブ２１の円周面２１１に凹部２１０を形成し、磁石６２から凹部２１０に誘引される磁束をセンサ６０で検出するようにしたため、可動シーブ２１の位置を非接触で直接検出することができる。
　なお、上記実施の形態ではホールＩＣ６１としてｘ方向及びｚ方向の磁束密度を検出したが、ｘ方向のみ又はｚ方向のみで検出した磁束密度から可動シーブ２１の位置を検出するようにしてもよい。また、ｘ方向のみで磁束密度を検出する場合は、基板の中心にｘ方向にホール素子を２つ並べて、ホール素子の外側に磁気コンセントレータを２つ並べたホールＩＣを用いてもよい。
［他の実施の形態］
　なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能である。例えば、以下に示す変形例のように変形が可能であり、それぞれを組み合わせてもよい。
（変形例１）
　図９は、可動シーブの構成の変形例を示す断面図である。
　センサ６０の測定対象として、円周面２１１に凸部２１２を設けた可動シーブ２１ａを用いてもよい。なお、凸部２１２は、図９に示すようにその断面の端部が垂直なものの他、凹部２１０を反転させたドーム形状であってもよい。また、凸部２１２は、可動シーブ２１ａと別部品として構成してもよい。また、凹部を形成する場合も凹部周辺を別部品として構成してもよい。
（変形例２）
　図１０は、ホールＩＣの構成の変形例を示す断面図である。
　ｘ方向のみの磁束密度を検出する場合、センサ６０に用いるホールＩＣとして、検出方向Ｄｓｘがｘ方向となるようにホール素子６１０ｘ３を基板６１０ｂの基板表面に対して垂直に設けたホールＩＣ６１ｂを用いてもよい。
（変形例３）
　図１１は、変位検出装置の構成の変形例を示す断面図である。
　ｘ方向の磁束密度を検出する場合、基板表面の法線方向を検出方向ＤｓｘとするホールＩＣ６１ａを用い、検出方向Ｄｓｘがｘ方向となるようにホールＩＣ６１ａの基板表面の法線方向をｘ方向にして配置したセンサ６０ａを用いてもよい。
　なお、センサ６０ａを用いる場合、センサ６０ａの底面が円周面２１１より可動シーブ２１の軸に近い位置に配置することで磁気検出の感度を向上することができる。
　また、上記実施の形態では、変位検出装置を無段変速装置として用いる例を示したが、無段変速装置に限らず測定対象が円周面を有するものであれば同様に適用できる。他の装置としては、モーターのシャフト等が挙げられる。いずれも非接触で変位を検出することができる。また、測定対象は必ずしも回転しないものであってもよい。その場合は凹部や凸部を全周に渡って設けなくてもよい。
　また、上記した実施の形態のセンサ、磁石の組み合わせは例示であって、位置検出の機能が損なわれず、本発明の要旨を変更しない範囲内で、これらをそれぞれ適宜選択して新たな組み合わせに変更して用いてもよい。
　可動シーブの位置を直接検出する変位検出装置及び無段変速装置を提供する。
１０   無段変速機
１１   クランク軸
１２   プーリ軸
１３   ランププレート
１５   固定シーブ
１７   カム面
１９   遠心ウエイト
２０   駆動プーリ
２１   可動シーブ
２２   ベルト
２３   ボス部
２４   ベアリング
２６   アーム
２８   変速機ケース
３０   アクチュエータ
３２   モータ
４６   出力ロッド
５４   先端
５５   溝
６０   センサ
６１   ホールＩＣ
６２   磁石
２１０ 凹部
２１１ 円周面
２１２ 凸部
６１０ 基板
６１１ 磁気コンセントレータ

 

Claims (4)

  1. 　磁場を形成する磁石と、
    　回転するとともに、回転方向と直交する方向に変位するものであって、円周面に凹部又は凸部を有する測定対象と、
    　前記磁石と、前記測定対象の円周面との間に配置され、前記磁石が形成し前記測定対象の前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を検出するセンサとを有する変位検出装置。
  2. 　前記凹部又は前記凸部の前記測定対象が変位する方向における幅が、変位量と略同一である請求項１に記載の変位検出装置。
  3. 　磁場を形成する磁石と、
    　円周面に凹部又は凸部を有する可動シーブと、
    　前記磁石と、前記可動シーブの円周面との間に配置され、前記磁石が形成し前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を検出するセンサとを有する無段変速装置。
  4. 　磁場を形成する磁石と、
    　回転するとともに回転方向と直交する方向に変位する測定対象の円周面に形成された凹部又は凸部と、前記磁石との間に配置され、前記磁石が形成し前記測定対象の前記凹部又は前記凸部に誘引される磁場内で、前記測定対象の変位に伴う磁束密度の変化を検出するセンサとを有する変位検出装置。

     
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