JP2000028312A - 小型非接触式位置センサ - Google Patents
小型非接触式位置センサInfo
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- JP2000028312A JP2000028312A JP11136527A JP13652799A JP2000028312A JP 2000028312 A JP2000028312 A JP 2000028312A JP 11136527 A JP11136527 A JP 11136527A JP 13652799 A JP13652799 A JP 13652799A JP 2000028312 A JP2000028312 A JP 2000028312A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 シャフトと回転係合するための小型非接触式
位置センサを提供する。 【解決手段】 磁極片（３２）は、第１及び第２の部品
（４２、４４）を含む。バックストラップ（４６）が第
１及び第２の部品を平行に且つ向き合った関係に保持す
る。シャフト（１９）が少なくとも一方の部品を貫通し
ている。磁極片は、シャフトリテーナ（２２）によって
シャフトに保持される。第１及び第２の磁石（３４）が
第１及び第２の部品の夫々に配置されている。磁気セン
サ（３７）が第１及び第２の磁石間に位置決めされてい
る。ホール効果センサ等の磁界センサがエアギャップ
（３５）内に位置決めされており、シャフトの回転時の
磁界の強さを表す出力信号を提供するように作動する。
出力信号は、磁界センサに関する磁石の相対位置に関し
て大きさが変化する。
位置センサを提供する。 【解決手段】 磁極片（３２）は、第１及び第２の部品
（４２、４４）を含む。バックストラップ（４６）が第
１及び第２の部品を平行に且つ向き合った関係に保持す
る。シャフト（１９）が少なくとも一方の部品を貫通し
ている。磁極片は、シャフトリテーナ（２２）によって
シャフトに保持される。第１及び第２の磁石（３４）が
第１及び第２の部品の夫々に配置されている。磁気セン
サ（３７）が第１及び第２の磁石間に位置決めされてい
る。ホール効果センサ等の磁界センサがエアギャップ
（３５）内に位置決めされており、シャフトの回転時の
磁界の強さを表す出力信号を提供するように作動する。
出力信号は、磁界センサに関する磁石の相対位置に関し
て大きさが変化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概ね、位置の検
出、及びコンパクトで丈夫で精密な位置センサに関す
る。更に詳細には、本発明は、小型非接触式位置センサ
（すなわち、非接触式でロープロファイルの位置セン
サ）に関する。
出、及びコンパクトで丈夫で精密な位置センサに関す
る。更に詳細には、本発明は、小型非接触式位置センサ
（すなわち、非接触式でロープロファイルの位置セン
サ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】位置の検出は、故障発生（ｅｖｅｎｔ）
又は連続的に変化する状態についての情報を電気回路が
得ることができるようにするために使用される。角度位
置の検出には、様々な既知の技術がある。例えば、光学
的検出技術、電気的検出技術、静電界検出技術、及び磁
界検出技術は、全て、センサで位置を計測するために使
用されている。抵抗接触ネットワーク、誘導結合比セン
サ、可変磁気抵抗装置、容量結合比検出器、ファラデー
効果を使用した光学式検出器、光活性化比検出器、及び
静電比検出器等の多くの既知のセンサがある。
又は連続的に変化する状態についての情報を電気回路が
得ることができるようにするために使用される。角度位
置の検出には、様々な既知の技術がある。例えば、光学
的検出技術、電気的検出技術、静電界検出技術、及び磁
界検出技術は、全て、センサで位置を計測するために使
用されている。抵抗接触ネットワーク、誘導結合比セン
サ、可変磁気抵抗装置、容量結合比検出器、ファラデー
効果を使用した光学式検出器、光活性化比検出器、及び
静電比検出器等の多くの既知のセンサがある。
【０００３】これらのセンサには多くの用途があり、こ
れらの必要を満たすための様々な技術がある。これらの
技術の各々は、利点及び制限の独特の組を提供する。こ
れらの技術のうち、磁気検出技術は、構成要素の寿命が
長く且つ汚染に対する抵抗が優れている。
れらの必要を満たすための様々な技術がある。これらの
技術の各々は、利点及び制限の独特の組を提供する。こ
れらの技術のうち、磁気検出技術は、構成要素の寿命が
長く且つ汚染に対する抵抗が優れている。
【０００４】センサ周囲の磁界を変化させるための装置
及び方法に拘わらず、磁気回路にはこれまで解決されて
こなかった幾つかの問題点がある。支承遊隙（ベアリン
グの遊び）によって、センサがギャップに対して移動す
ることにより、センサが検出する磁界の強さが変化して
しまう。この作用は、ホール効果センサ、磁気抵抗セン
サ、及び他の同様のセンサにおいて、センサが単一の軸
線を中心として感度があり、垂直方向磁界に対して感度
がない場合に特に顕著である。関連技術の説明本発明と
関連した特許の例は以下の通りである。これらの特許の
各々を参照することにより、これらの特許に開示されて
いる内容は本明細書中に組入れたものとする。
及び方法に拘わらず、磁気回路にはこれまで解決されて
こなかった幾つかの問題点がある。支承遊隙（ベアリン
グの遊び）によって、センサがギャップに対して移動す
ることにより、センサが検出する磁界の強さが変化して
しまう。この作用は、ホール効果センサ、磁気抵抗セン
サ、及び他の同様のセンサにおいて、センサが単一の軸
線を中心として感度があり、垂直方向磁界に対して感度
がない場合に特に顕著である。関連技術の説明本発明と
関連した特許の例は以下の通りである。これらの特許の
各々を参照することにより、これらの特許に開示されて
いる内容は本明細書中に組入れたものとする。
【０００５】米国特許第３，１１２，４６４号は、ホー
ル効果並進装置である。米国特許第４，１４２，１５３
号は、シャフトの回転速度及び回転方向を単一の検出エ
レメントで計測するためのタコメータである。
ル効果並進装置である。米国特許第４，１４２，１５３
号は、シャフトの回転速度及び回転方向を単一の検出エ
レメントで計測するためのタコメータである。
【０００６】米国特許第４，２９３，８３７号は、ホー
ル効果ポテンショメーターである。米国特許第４，５７
０，１１８号は、永久磁石及びホール効果装置を含む角
度位置トランスジューサである。
ル効果ポテンショメーターである。米国特許第４，５７
０，１１８号は、永久磁石及びホール効果装置を含む角
度位置トランスジューサである。
【０００７】米国特許第４，７２６，３３８号は、内燃
エンジンを制御するための装置である。米国特許第４，
７４４，３４３号は、内燃エンジンを制御するための装
置である。
エンジンを制御するための装置である。米国特許第４，
７４４，３４３号は、内燃エンジンを制御するための装
置である。
【０００８】米国特許第４，８４８，２９８号は、内燃
エンジンを制御するための装置である。米国特許第４，
９４２，３９４号は、ホール効果エンコーダ装置であ
る。
エンジンを制御するための装置である。米国特許第４，
９４２，３９４号は、ホール効果エンコーダ装置であ
る。
【０００９】米国特許第５，０５５，７８１号は、複数
の磁気抵抗エレメントが均等な磁界内に配置された回転
角度検出センサである。米国特許第５，１１５，２３９
号は、凹凸のある（波形の）軌道を持つ磁気絶対位置エ
ンコーダである。
の磁気抵抗エレメントが均等な磁界内に配置された回転
角度検出センサである。米国特許第５，１１５，２３９
号は、凹凸のある（波形の）軌道を持つ磁気絶対位置エ
ンコーダである。
【００１０】米国特許第５，１５９，２６８号は、ホー
ル効果装置及び賦形磁石を持つ回転位置センサである。
米国特許第５，２５８，７３５号は、磁気エンコーダで
使用される多極複合磁石である。
ル効果装置及び賦形磁石を持つ回転位置センサである。
米国特許第５，２５８，７３５号は、磁気エンコーダで
使用される多極複合磁石である。
【００１１】米国特許第５，３１３，１５９号は、複合
磁石を持つ磁気エンコーダである。米国特許第５，７１
２，５６１号は、間隔を減少させ支承許容差（ベアリン
グの公差）が改善された磁界強度位置センサである。
磁石を持つ磁気エンコーダである。米国特許第５，７１
２，５６１号は、間隔を減少させ支承許容差（ベアリン
グの公差）が改善された磁界強度位置センサである。
【００１２】本願と同じ譲受人が所有する、１９９４年
３月４日に出願された「２磁石ホール効果位置センサ」
という標題の米国特許出願第０８／２０６９８２号。本
願と同じ譲受人が所有する、１９９４年３月４日に出願
された「成形磁石構造」という標題の米国特許出願第０
８／２０６４７４号。
３月４日に出願された「２磁石ホール効果位置センサ」
という標題の米国特許出願第０８／２０６９８２号。本
願と同じ譲受人が所有する、１９９４年３月４日に出願
された「成形磁石構造」という標題の米国特許出願第０
８／２０６４７４号。
【００１３】本願と同じ譲受人が所有する、１９９７年
１１月２４日に出願された「成形磁石構造」という標題
の米国特許出願第０８／９７６８７９号。本願と同じ譲
受人が所有する、１９９４年３月４日に出願された「磁
束勾配制御」という標題の米国特許出願第０８／２０６
５６８号。
１１月２４日に出願された「成形磁石構造」という標題
の米国特許出願第０８／９７６８７９号。本願と同じ譲
受人が所有する、１９９４年３月４日に出願された「磁
束勾配制御」という標題の米国特許出願第０８／２０６
５６８号。
【００１４】本願と同じ譲受人が所有する、１９９６年
６月７日に出願された「支承体（ベアリング）が改善さ
れた磁界強度位置センサ」という標題の米国特許出願第
０８／６５９９６３号。
６月７日に出願された「支承体（ベアリング）が改善さ
れた磁界強度位置センサ」という標題の米国特許出願第
０８／６５９９６３号。
【００１５】本願と同じ譲受人が所有する、１９９７年
１１月１７日に出願された「磁束勾配制御」という標題
の米国特許出願第０８／９７１８００号。以上の特許
は、本出願人が気付いている当該技術分野の現状を反映
するものであり、本願の審査において直接的関係がある
情報を開示するという本出願人が承知している義務を果
たそうとするものである。しかしながら、これらの特許
のうちいずれも、単独で又は組み合わせて、本出願人が
特許請求する発明を教示又は明らかなものとするものは
ないということをここに申し上げる。
１１月１７日に出願された「磁束勾配制御」という標題
の米国特許出願第０８／９７１８００号。以上の特許
は、本出願人が気付いている当該技術分野の現状を反映
するものであり、本願の審査において直接的関係がある
情報を開示するという本出願人が承知している義務を果
たそうとするものである。しかしながら、これらの特許
のうちいずれも、単独で又は組み合わせて、本出願人が
特許請求する発明を教示又は明らかなものとするものは
ないということをここに申し上げる。
【００１６】従来技術には、好ましい実施例で解決が図
られた幾つかの問題点が存在する。従来技術のセンサの
一つの問題点は、厚過ぎ、エンジンの幾つかの位置に装
着不能であるということである。エンジン隔室は、更に
多くのエンジン機能が加えられているため、窮屈になっ
てきている。エンジンルームの空間を小さくするという
原因は、自動車全体の寸法を同じにしたまま車室空間を
最大にしようとする傾向になっているためである。これ
は、エンジン隔室を小さくすることに繋がる。
られた幾つかの問題点が存在する。従来技術のセンサの
一つの問題点は、厚過ぎ、エンジンの幾つかの位置に装
着不能であるということである。エンジン隔室は、更に
多くのエンジン機能が加えられているため、窮屈になっ
てきている。エンジンルームの空間を小さくするという
原因は、自動車全体の寸法を同じにしたまま車室空間を
最大にしようとする傾向になっているためである。これ
は、エンジン隔室を小さくすることに繋がる。
【００１７】別の問題点は、従来技術のスロットル位置
センサは、装置を通して又は装置を越えて延ばすことが
できない短い入力シャフトを備えていなければならなか
ったということである。幾つかの用途では、シャフトを
長くするのが好ましい。
センサは、装置を通して又は装置を越えて延ばすことが
できない短い入力シャフトを備えていなければならなか
ったということである。幾つかの用途では、シャフトを
長くするのが好ましい。
【００１８】この及び他の問題点は、本発明の好ましい
実施例によって解決される。本明細書、添付図面、及び
特許請求の範囲をみれば、好ましい実施例によって解決
された他の問題点が当業者に更に明瞭に教示される。
実施例によって解決される。本明細書、添付図面、及び
特許請求の範囲をみれば、好ましい実施例によって解決
された他の問題点が当業者に更に明瞭に教示される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、シャ
フトと回転係合するための小型非接触式位置センサを提
供することである。
フトと回転係合するための小型非接触式位置センサを提
供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、シャフ
トと回転係合するための位置センサ（すなわち、ポジシ
ョンセンサ）を提供することである。このセンサは、第
１及び第２の部品を含む磁極片、第１及び第２の部品を
平行に且つ向き合った関係で保持するためのバックスト
ラップ、及びシャフトを挿入するため、少なくとも一方
の磁極片を貫通したボアを含む。第１及び第２の磁石が
第１及び第２の部品の夫々に配置されている。磁気セン
サは、第１及び第２の磁石間に位置決めされている。
トと回転係合するための位置センサ（すなわち、ポジシ
ョンセンサ）を提供することである。このセンサは、第
１及び第２の部品を含む磁極片、第１及び第２の部品を
平行に且つ向き合った関係で保持するためのバックスト
ラップ、及びシャフトを挿入するため、少なくとも一方
の磁極片を貫通したボアを含む。第１及び第２の磁石が
第１及び第２の部品の夫々に配置されている。磁気セン
サは、第１及び第２の磁石間に位置決めされている。
【００２１】磁界は、磁石上の第１位置から第２位置ま
で変化し、エアギャップを横切って延びている。磁界セ
ンサは、エアギャップ内に位置決めされ、磁極片の回転
時に変化する磁界を表す出力信号を提供するように作動
する。出力信号は、磁界センサに関する磁石の相対位置
に関して大きさが変化する。
で変化し、エアギャップを横切って延びている。磁界セ
ンサは、エアギャップ内に位置決めされ、磁極片の回転
時に変化する磁界を表す出力信号を提供するように作動
する。出力信号は、磁界センサに関する磁石の相対位置
に関して大きさが変化する。
【００２２】本発明の特徴は、第１及び第２の孔即ちボ
アが夫々設けられた第１及び第２の透磁性装置を提供す
ることである。シャフトは、第１及び第２の孔即ちボア
の少なくとも一方を通って延びる。
アが夫々設けられた第１及び第２の透磁性装置を提供す
ることである。シャフトは、第１及び第２の孔即ちボア
の少なくとも一方を通って延びる。
【００２３】本発明の別の特徴は、シャフトリテーナに
よって透磁性装置をシャフトに保持することである。本
発明は、これらの特徴自体のうちの任意の一つの特徴に
存するのではなく、本願に開示し且つ特許請求した全て
の特徴の特定の組み合わせにある。本開示の基礎となる
概念は、本発明の幾つかの目的を実施するための他の構
造、方法、及びシステムの設計の基礎として容易に使用
できるということは当業者には明らかであろう。更に、
概要は、特許請求の範囲に記載した本願発明を構成しよ
うとするものではないし、本発明の範囲を限定しようと
するものでもない。
よって透磁性装置をシャフトに保持することである。本
発明は、これらの特徴自体のうちの任意の一つの特徴に
存するのではなく、本願に開示し且つ特許請求した全て
の特徴の特定の組み合わせにある。本開示の基礎となる
概念は、本発明の幾つかの目的を実施するための他の構
造、方法、及びシステムの設計の基礎として容易に使用
できるということは当業者には明らかであろう。更に、
概要は、特許請求の範囲に記載した本願発明を構成しよ
うとするものではないし、本発明の範囲を限定しようと
するものでもない。
【００２４】本発明のこれらの及び他の特徴は、添付図
面の以下の説明によって最もよく理解できる。本発明の
図面は縮尺が一定でないということを理解されたい。添
付図面は単なる概略図であって、本発明の特定のパラメ
ータを詳細に描写しようとするものではない。添付図面
は、本発明の代表的な実施例を示すに過ぎず、従って、
本発明の範囲を限定するものと考えてはならない。本発
明を添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
面の以下の説明によって最もよく理解できる。本発明の
図面は縮尺が一定でないということを理解されたい。添
付図面は単なる概略図であって、本発明の特定のパラメ
ータを詳細に描写しようとするものではない。添付図面
は、本発明の代表的な実施例を示すに過ぎず、従って、
本発明の範囲を限定するものと考えてはならない。本発
明を添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、この図には、
ハウジングカバー１２を所定位置に置いた状態にある小
型非接触式位置センサ（すなわち、ロープロファイルで
非接触式のセンサ）１０の斜視図が示してある。ハウジ
ング１４には、センサ構成要素が収容されている。一対
の取り付け孔１６により、センサ１０は、エンジン又は
モータフレーム等の別の構造的支持体に取り付けられ
る。シャフト孔即ちボア１８により、回転するシャフト
１９をセンサハウジング１４内に及びこのハウジングを
通して延ばすことができる。幾つかのコネクタ端子２０
により、センサ１０をワイヤリングハーネス（図示せ
ず）又は他の外部ワイヤリングすなわち外部配線（図示
せず）に接続できる。
ハウジングカバー１２を所定位置に置いた状態にある小
型非接触式位置センサ（すなわち、ロープロファイルで
非接触式のセンサ）１０の斜視図が示してある。ハウジ
ング１４には、センサ構成要素が収容されている。一対
の取り付け孔１６により、センサ１０は、エンジン又は
モータフレーム等の別の構造的支持体に取り付けられ
る。シャフト孔即ちボア１８により、回転するシャフト
１９をセンサハウジング１４内に及びこのハウジングを
通して延ばすことができる。幾つかのコネクタ端子２０
により、センサ１０をワイヤリングハーネス（図示せ
ず）又は他の外部ワイヤリングすなわち外部配線（図示
せず）に接続できる。
【００２６】図２を参照すると、この図には、図１の位
置センサの底面図が示してある。シャフトリテーナ２２
が、センサ１０の中央に配置されている。シャフトリテ
ーナ２２は、回転体としてのシャフト１９を保持し、シ
ャフト１９の回転運動をセンサ１０に伝達する。
置センサの底面図が示してある。シャフトリテーナ２２
が、センサ１０の中央に配置されている。シャフトリテ
ーナ２２は、回転体としてのシャフト１９を保持し、シ
ャフト１９の回転運動をセンサ１０に伝達する。
【００２７】図３は、位置センサ１０の分解図である。
より詳細に説明すれば、一対の半円形磁石３４が取り付
けられた円形の磁極片３２を備えた磁極アッセンブリ３
０が設けられている。磁石３４は、それらの周囲に沿っ
て幅が変化する。磁石３４は、好ましくは、通常のフェ
ライトで形成されている。磁石３４を磁極片３２に取り
付けた後、磁石３４に封入体（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎ
ｔ）３３が被せられる。シャフトリテーナ２２が、磁極
片３２上に成形されている。回路基板ホルダ３６が回路
基板３８を保持する。この回路基板には、磁界センサ３
７及びその関連回路が取り付けられている。磁界センサ
３７は、代表的には、通常のホール効果センサである。
エアギャップ３５が、磁石３４間に設けられた状態で示
してある。磁界センサ３７は、エアギャップ３５に取り
付けられる。電気接続部（図示せず）が、回路基板３８
をコネクタ端子２０に接続している。シャフト１９は、
シャフト孔１８を通して挿入され、シャフトリテーナ２
２によって保持されるようになっている。シャフト１９
及び磁極アッセンブリ３０は、回転軸線４０を中心とし
て回転する。一対の挿入体１５が、取り付け孔１６内に
配置されている。
より詳細に説明すれば、一対の半円形磁石３４が取り付
けられた円形の磁極片３２を備えた磁極アッセンブリ３
０が設けられている。磁石３４は、それらの周囲に沿っ
て幅が変化する。磁石３４は、好ましくは、通常のフェ
ライトで形成されている。磁石３４を磁極片３２に取り
付けた後、磁石３４に封入体（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎ
ｔ）３３が被せられる。シャフトリテーナ２２が、磁極
片３２上に成形されている。回路基板ホルダ３６が回路
基板３８を保持する。この回路基板には、磁界センサ３
７及びその関連回路が取り付けられている。磁界センサ
３７は、代表的には、通常のホール効果センサである。
エアギャップ３５が、磁石３４間に設けられた状態で示
してある。磁界センサ３７は、エアギャップ３５に取り
付けられる。電気接続部（図示せず）が、回路基板３８
をコネクタ端子２０に接続している。シャフト１９は、
シャフト孔１８を通して挿入され、シャフトリテーナ２
２によって保持されるようになっている。シャフト１９
及び磁極アッセンブリ３０は、回転軸線４０を中心とし
て回転する。一対の挿入体１５が、取り付け孔１６内に
配置されている。
【００２８】位置センサ１０の組み立ては、以下のよう
になされる。磁石３４を成形又は接着によって磁極片３
２に取り付けた後、磁極片にプラスチック製封入体３３
をオーバーモールド（ｏｖｅｒｍｏｌｄ）し（すなわ
ち、磁極片にプラスチック製封入体３３が被さるように
成形し）、磁極アッセンブリ３０を形成する。シャフト
リテーナ２２は、オーバーモールドされた（すなわち、
覆うように成形された）プラスチック製封入体３３の一
部である。次に、回路基板ホルダ３６を磁極アッセンブ
リ３０に挿入した後、回路基板３８を回路基板ホルダ３
６に挿入する。コネクタ端子２０をハウジング１４に挿
入する。磁極アッセンブリ３０、回路基板ホルダ３６、
及び回路基板３８をハウジング１４内に配置する。コネ
クタ端子２０は、回路基板３８に電気的に接続される。
挿入体１５は、取り付け孔１６に成形される。カバー１
２をハウジング１４上に置き、組み立てを完了する。
になされる。磁石３４を成形又は接着によって磁極片３
２に取り付けた後、磁極片にプラスチック製封入体３３
をオーバーモールド（ｏｖｅｒｍｏｌｄ）し（すなわ
ち、磁極片にプラスチック製封入体３３が被さるように
成形し）、磁極アッセンブリ３０を形成する。シャフト
リテーナ２２は、オーバーモールドされた（すなわち、
覆うように成形された）プラスチック製封入体３３の一
部である。次に、回路基板ホルダ３６を磁極アッセンブ
リ３０に挿入した後、回路基板３８を回路基板ホルダ３
６に挿入する。コネクタ端子２０をハウジング１４に挿
入する。磁極アッセンブリ３０、回路基板ホルダ３６、
及び回路基板３８をハウジング１４内に配置する。コネ
クタ端子２０は、回路基板３８に電気的に接続される。
挿入体１５は、取り付け孔１６に成形される。カバー１
２をハウジング１４上に置き、組み立てを完了する。
【００２９】図４は、磁極片３２の斜視図である。磁極
片３２は、バックストラップ（すなわち、背部）４６に
よって互いに連結された上部品即ち上ディスク４２及び
下部品即ち下ディスク４４を含む。バックストラップ４
６は、上ディスク４２と下ディスク４４とを磁気的に結
合し、閉じた磁束通路を完成する。磁極片３２は、単一
の部品を打抜きによって形成したものであってもよい
し、幾つかの部品を互いに溶接したものであってもよ
い。上ディスク４２は、下ディスク４４から平行に間隔
が隔てられており且つ向き合うように位置決めされてい
る。シャフト孔１８は、上下のディスク４２及び４４の
夫々を完全に貫通している。磁極片３２は、好ましく
は、４０１ステンレス等の強磁性ステンレス鋼で形成さ
れている。ディスク４２及び４４は均等な厚さに形成さ
れている。
片３２は、バックストラップ（すなわち、背部）４６に
よって互いに連結された上部品即ち上ディスク４２及び
下部品即ち下ディスク４４を含む。バックストラップ４
６は、上ディスク４２と下ディスク４４とを磁気的に結
合し、閉じた磁束通路を完成する。磁極片３２は、単一
の部品を打抜きによって形成したものであってもよい
し、幾つかの部品を互いに溶接したものであってもよ
い。上ディスク４２は、下ディスク４４から平行に間隔
が隔てられており且つ向き合うように位置決めされてい
る。シャフト孔１８は、上下のディスク４２及び４４の
夫々を完全に貫通している。磁極片３２は、好ましく
は、４０１ステンレス等の強磁性ステンレス鋼で形成さ
れている。ディスク４２及び４４は均等な厚さに形成さ
れている。
【００３０】次に図５を参照すると、この図には磁極片
３２の平面図が示してある。磁石３４は、破線によっ
て、磁極片３２に取り付けられた状態で示してある。図
６は、磁極片３２の側面図を示す。図７は、図６の７−
７線に沿った磁極片３２の断面図である。磁石３４は、
破線により断面で示してある。
３２の平面図が示してある。磁石３４は、破線によっ
て、磁極片３２に取り付けられた状態で示してある。図
６は、磁極片３２の側面図を示す。図７は、図６の７−
７線に沿った磁極片３２の断面図である。磁石３４は、
破線により断面で示してある。
【００３１】好ましい実施例の作動 次に、小型位置センサの作動を説明する。位置の検出が
所望されている回転体がシャフト１９を回転し、駆動す
ると、回路基板３８に取り付けられた磁気センサ３７に
対して磁石３４が回転移動する。発生した磁束が高透磁
性材料内に閉じ込められたとき、閉じた磁路が存在す
る。磁石３４からの磁束通路は、主として、下磁石３４
から、エアギャップ３５、上磁石３４、上ディスク４
２、バックストラップ４６、及び下ディスク４４を通過
し、磁束通路を完成する。磁路中で、フリンジ磁束（ｆ
ｒｉｎｇｉｎｇ ｆｌｕｘ）及び他の損失源から磁気損
失があるということは理解されよう。磁石３４の回転時
に磁気センサが検出する磁界の強さは、磁石３４の厚さ
の変化によって変化する。磁石の狭幅領域が磁気センサ
３７の近くに配置されている場合には、磁界の強さは比
較的小さく、磁気センサ３７からの出力が低下する。磁
石３４が回転し、磁石３４の厚味のある部分が磁気セン
サ３７の近くに配置されると、磁界の強さがこれに比例
して上昇する。
所望されている回転体がシャフト１９を回転し、駆動す
ると、回路基板３８に取り付けられた磁気センサ３７に
対して磁石３４が回転移動する。発生した磁束が高透磁
性材料内に閉じ込められたとき、閉じた磁路が存在す
る。磁石３４からの磁束通路は、主として、下磁石３４
から、エアギャップ３５、上磁石３４、上ディスク４
２、バックストラップ４６、及び下ディスク４４を通過
し、磁束通路を完成する。磁路中で、フリンジ磁束（ｆ
ｒｉｎｇｉｎｇ ｆｌｕｘ）及び他の損失源から磁気損
失があるということは理解されよう。磁石３４の回転時
に磁気センサが検出する磁界の強さは、磁石３４の厚さ
の変化によって変化する。磁石の狭幅領域が磁気センサ
３７の近くに配置されている場合には、磁界の強さは比
較的小さく、磁気センサ３７からの出力が低下する。磁
石３４が回転し、磁石３４の厚味のある部分が磁気セン
サ３７の近くに配置されると、磁界の強さがこれに比例
して上昇する。
【００３２】ここに示す半円形の磁石は、約２００°の
回転を検出できる。回路基板３８は、ホールセンサ出力
を調節し、出力信号を供給できる回路を含む。回路基板
３８は、更に、温度変化を補償する回路を更に有する。
シャフト１９を磁極アッセンブリ３０に挿入したとき、
シャフトが鋼（スチール）等の透磁性材料で形成されて
いる場合には、シャフトは、アッセンブリ中の磁束通路
を変化させる。磁束通路に及ぼされるシャフト１９の効
果は考慮に入れることができ、磁石３４の設計で補償で
きる。変形例では、位置センサは、シャフト１９がプラ
スチック又はアルミニウム等の非透磁性材料で形成され
ている場合でも作用する。 好ましい実施例についての注意 センサの技術分野、更に詳細には、非接触式位置センサ
の設計の技術の当業者には、好ましい実施例を使用する
ことによる多くの利点が理解されよう。詳細には、小型
非接触式位置センサアッセンブリにより、センサを薄い
プロファイル（輪郭）に形成でき、そのため、混み合っ
たエンジン隔室に装着できる。というのは、シャフト孔
１８及びシャフトリテーナ２２により、回転シャフト１
９を位置センサ１０内に通すことができ且つこのセンサ
内に部分的に収容でき、そのため、位置センサ１０全体
を薄いプロファイル（輪郭）に形成できるからである。
回転を検出できる。回路基板３８は、ホールセンサ出力
を調節し、出力信号を供給できる回路を含む。回路基板
３８は、更に、温度変化を補償する回路を更に有する。
シャフト１９を磁極アッセンブリ３０に挿入したとき、
シャフトが鋼（スチール）等の透磁性材料で形成されて
いる場合には、シャフトは、アッセンブリ中の磁束通路
を変化させる。磁束通路に及ぼされるシャフト１９の効
果は考慮に入れることができ、磁石３４の設計で補償で
きる。変形例では、位置センサは、シャフト１９がプラ
スチック又はアルミニウム等の非透磁性材料で形成され
ている場合でも作用する。 好ましい実施例についての注意 センサの技術分野、更に詳細には、非接触式位置センサ
の設計の技術の当業者には、好ましい実施例を使用する
ことによる多くの利点が理解されよう。詳細には、小型
非接触式位置センサアッセンブリにより、センサを薄い
プロファイル（輪郭）に形成でき、そのため、混み合っ
たエンジン隔室に装着できる。というのは、シャフト孔
１８及びシャフトリテーナ２２により、回転シャフト１
９を位置センサ１０内に通すことができ且つこのセンサ
内に部分的に収容でき、そのため、位置センサ１０全体
を薄いプロファイル（輪郭）に形成できるからである。
【００３３】バックストラップ４６の設計は、位置セン
サ１０の作動にとって重要である。バックストラップ４
６は、バックストラップの幅が、磁束密度を包含するの
に十分な材料を持つように上下のディスク４２及び４４
の半径のところに位置決めされなければならないと同時
に、シャフト孔１８を通過するシャフトの近くに位置決
めされてはならない。というのは、それが、磁極アッセ
ンブリ３０の回転を制限してしまうためである。バック
ストラップについての好ましい位置は、上下のディスク
４２及び４４の夫々の半径の１／５乃至４／５である。 好ましい実施例の変形例 位置センサの製造の技術分野の当業者は、好ましい実施
例を実施する多くの様々な方法があるということを理解
するであろう。例えば、プラスチック、エポキシ樹脂、
ガラスファイバ（繊維ガラス）、等の任意の適当な材料
からハウジング１４を製造することが考えられる。更
に、磁極アッセンブリ３０は、鋳鉄等の任意の透磁性材
料から製作できる。磁極アッセンブリ３０を形成する磁
石３４及び上下のディスク４２及び４４は、接着、プレ
ス嵌め、溶接等の他の方法で取り付けることができる。
サ１０の作動にとって重要である。バックストラップ４
６は、バックストラップの幅が、磁束密度を包含するの
に十分な材料を持つように上下のディスク４２及び４４
の半径のところに位置決めされなければならないと同時
に、シャフト孔１８を通過するシャフトの近くに位置決
めされてはならない。というのは、それが、磁極アッセ
ンブリ３０の回転を制限してしまうためである。バック
ストラップについての好ましい位置は、上下のディスク
４２及び４４の夫々の半径の１／５乃至４／５である。 好ましい実施例の変形例 位置センサの製造の技術分野の当業者は、好ましい実施
例を実施する多くの様々な方法があるということを理解
するであろう。例えば、プラスチック、エポキシ樹脂、
ガラスファイバ（繊維ガラス）、等の任意の適当な材料
からハウジング１４を製造することが考えられる。更
に、磁極アッセンブリ３０は、鋳鉄等の任意の透磁性材
料から製作できる。磁極アッセンブリ３０を形成する磁
石３４及び上下のディスク４２及び４４は、接着、プレ
ス嵌め、溶接等の他の方法で取り付けることができる。
【００３４】上文中で論じた実施例では、二つの磁石３
４を使用したが、前記ディスクの一方について磁石を一
つだけ使用することが考えられる。上下のディスク４２
又は４４のいずれかが、単一の磁石３４を含んでもよ
い。
４を使用したが、前記ディスクの一方について磁石を一
つだけ使用することが考えられる。上下のディスク４２
又は４４のいずれかが、単一の磁石３４を含んでもよ
い。
【００３５】同様に、上文中に論じた実施例では、バリ
ウム−フェライト磁石３４を使用したけれども、磁石の
設計の分野の当業者は、サマリウム−コバルト磁石を使
用してもよいということを理解するであろう。更に、磁
石３４の形状を変えることができる。例えば、磁石３４
は、図示の寸法よりも狭幅にも広幅にもすることができ
る。更に、磁石３４は、厚い又は薄いアレイ（配列）を
なした幾つかの小さな磁石から形成されていてもよい。
ウム−フェライト磁石３４を使用したけれども、磁石の
設計の分野の当業者は、サマリウム−コバルト磁石を使
用してもよいということを理解するであろう。更に、磁
石３４の形状を変えることができる。例えば、磁石３４
は、図示の寸法よりも狭幅にも広幅にもすることができ
る。更に、磁石３４は、厚い又は薄いアレイ（配列）を
なした幾つかの小さな磁石から形成されていてもよい。
【００３６】シャフト１９は、上下のディスク４２及び
４４を含む磁極片３２を完全に貫通しているものとして
示してあるが、ディスク４２又は４４の一方だけにシャ
フト孔１８を設けることが考えられる。
４４を含む磁極片３２を完全に貫通しているものとして
示してあるが、ディスク４２又は４４の一方だけにシャ
フト孔１８を設けることが考えられる。
【００３７】更に、シャフトは、センサ１０を貫通して
いてもよいし、センサ１０を越えて十分に大きく延びて
いてもよい。位置センサ１０は、同じシャフト上の多く
の位置に配置できる。
いてもよいし、センサ１０を越えて十分に大きく延びて
いてもよい。位置センサ１０は、同じシャフト上の多く
の位置に配置できる。
【００３８】更に、シャフトリテーナ２２は磁極アッセ
ンブリ３０に成形されているように示してあるが、キ
ー、スプライン付きシャフト、コッタピン、スナップリ
ング、溶接等の他の適当なファスニング手段（すなわ
ち、固定手段）によってシャフトを磁極アッセンブリ３
０に取り付けることが考えられる。
ンブリ３０に成形されているように示してあるが、キ
ー、スプライン付きシャフト、コッタピン、スナップリ
ング、溶接等の他の適当なファスニング手段（すなわ
ち、固定手段）によってシャフトを磁極アッセンブリ３
０に取り付けることが考えられる。
【００３９】好ましい実施例に示す磁気センサ３７は、
ホール効果センサである。二つ又はそれ以上の磁気セン
サ３７を使用することができ、また、可変磁気抵抗セン
サ又は他の種類の磁気センサ等の種類の異なる磁気セン
サを使用できることが考えられる。
ホール効果センサである。二つ又はそれ以上の磁気セン
サ３７を使用することができ、また、可変磁気抵抗セン
サ又は他の種類の磁気センサ等の種類の異なる磁気セン
サを使用できることが考えられる。
【００４０】本発明を特にその実施例を参照して説明し
たが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形
体及び詳細を変更できるということは、当業者には理解
されよう。以上説明した実施例は、全ての点に関して単
なる例示であって限定を行おうとするものではないと考
えられるべきである。従って、本発明の範囲は、以上の
説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示され
る。特許請求の範囲の均等の範囲内の全ての変更は、特
許請求の範囲に含まれるものと考えられる。
たが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形
体及び詳細を変更できるということは、当業者には理解
されよう。以上説明した実施例は、全ての点に関して単
なる例示であって限定を行おうとするものではないと考
えられるべきである。従って、本発明の範囲は、以上の
説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示され
る。特許請求の範囲の均等の範囲内の全ての変更は、特
許請求の範囲に含まれるものと考えられる。
【図１】ハウジングにカバーを被せた状態の小型非接触
式位置センサの斜視図である。
式位置センサの斜視図である。
【図２】図１の位置センサの底面図である。
【図３】図１の位置センサの分解図である。
【図４】図１の位置センサの磁極片の斜視図である。
【図５】図３の磁極片の平面図である。
【図６】図３の磁極片の側面図である。
【図７】図６の７−７線に沿った断面図である。
１０ 小型非接触式位置センサ １２ ハウジング
カバー １４ センサハウジング １５ 挿入体 １６ 取り付け孔 １８ シャフト孔 １９ シャフト ２０ コネクタ端
子 ２２ シャフトリテーナ ３０ 磁極アッセ
ンブリ ３２ 磁極片 ３３ 封入体 ３４ 半円形磁石 ３５ エアギャッ
プ ３６ 回路基板ホルダ ３７ 磁気センサ ３８ 回路基板 ４０ 回転軸線
カバー １４ センサハウジング １５ 挿入体 １６ 取り付け孔 １８ シャフト孔 １９ シャフト ２０ コネクタ端
子 ２２ シャフトリテーナ ３０ 磁極アッセ
ンブリ ３２ 磁極片 ３３ 封入体 ３４ 半円形磁石 ３５ エアギャッ
プ ３６ 回路基板ホルダ ３７ 磁気センサ ３８ 回路基板 ４０ 回転軸線
Claims (18)
- 【請求項１】 回転自在のシャフトと係合するように作
動できる回転位置センサであって、 ａ）前記シャフトに回転自在に且つ同軸に取り付けるた
め、エアギャップを間に形成する第１及び第２の透磁性
装置と、 ｂ）前記エアギャップの各側で前記第１及び第２の装置
に夫々配置された第１及び第２の磁石であって、これら
の磁石上で第１位置から第２位置まで変化し且つ前記エ
アギャップを横切って延びる可変の磁界を発生するよう
に寸法決めされた第１及び第２の磁石と、 ｃ）前記エアギャップ内に位置決めされており、前記第
１及び第２の装置の回転時に可変磁界を表す出力信号を
提供するように作動できる磁界センサであって、前記出
力信号は、前記磁界センサに関する前記磁石の相対的な
位置に関して大きさが変化する、磁界センサとを備え
た、ことを特徴とする位置センサ。 - 【請求項２】 前記第１及び第２の透磁性装置は、第１
及び第２の孔を夫々有し、前記シャフトは、前記第１又
は第２の孔の少なくとも一方を貫通している、請求項１
に記載の位置センサ。 - 【請求項３】 前記第１及び第２の透磁性装置は、これ
らの第１及び第２の透磁性装置を磁気結合するバックス
トラップによって連結されている、請求項１に記載の位
置センサ。 - 【請求項４】 前記第１及び第２の透磁性装置は、全体
に円形形状を有する、請求項１に記載の位置センサ。 - 【請求項５】 前記第１及び第２の透磁性装置、及び前
記シャフトは、共通の回転軸線を有する、請求項１に記
載の位置センサ。 - 【請求項６】 前記バックストラップは、前記回転軸線
からオフセットされている、請求項４に記載の位置セン
サ。 - 【請求項７】 前記第１及び第２の透磁性装置は、シャ
フトリテーナによってシャフトに保持されている、請求
項１に記載の位置センサ。 - 【請求項８】 シャフトと回転係合するための回転位置
センサであって、 ａ）エアギャップを形成するように構成された透磁性磁
極アッセンブリであって、前記シャフトを前記磁極アッ
センブリに結合できるようにするための貫通ボアを有す
る、磁極アッセンブリと、 ｂ）前記エアギャップのいずれかの側に沿って前記磁極
アッセンブリに取り付けられた一対の磁石であって、前
記磁極アッセンブリと前記磁石との間に閉じた磁路を提
供するように磁気結合されており、周囲に亘って厚さが
変化し、前記磁石は、前記周囲に亘って可変の磁界を提
供する、一対の磁石と、 ｃ）前記エアギャップ内に配置されており、前記磁極ア
ッセンブリの回転時の可変の磁界を表す出力信号を提供
するように作動できる磁界センサであって、前記出力信
号は、前記磁界センサに関する前記磁石の相対位置に関
して大きさが変化する、磁界センサとを備えた、ことを
特徴とする位置センサ。 - 【請求項９】 前記透磁性磁極アッセンブリは、 ａ）第１及び第２の孔を夫々有し、間隔が隔てられてお
り、共通の回転軸線を持つ第１及び第２のディスクと、 ｂ）前記第１及び第２のディスクを磁気結合するため、
前記第１及び第２のディスク間に配置されたバックスト
ラップとを更に有する、請求項８に記載の位置センサ。 - 【請求項１０】 前記第１及び第２のディスクは、全体
に円形形状をなしている、請求項９に記載の位置セン
サ。 - 【請求項１１】 前記バックストラップは、前記回転軸
線からオフセットされている、請求項９に記載の位置セ
ンサ。 - 【請求項１２】 前記透磁性磁極アッセンブリは、シャ
フトリテーナによって前記シャフトに保持されている、
請求項８に記載の位置センサ。 - 【請求項１３】 シャフトと回転係合するための位置セ
ンサであって、 ａ）第１及び第２の部品と、これらの第１及び第２の部
品を平行に且つ向き合った関係で保持するためのバック
ストラップと、前記シャフトを挿入するため、前記部品
の少なくとも一方に設けられた貫通ボアとを有する磁極
片と、 ｂ）前記第１及び第２の部品の夫々に配置された第１及
び第２の磁石と、 ｃ）前記第１及び第２の磁石間に位置決めされた少なく
とも一つの磁気センサとを備えた、ことを特徴とする位
置センサ。 - 【請求項１４】 前記第１及び第２の磁石は、当該第１
の磁石と第２の磁石の間に設けられたエアギャップを備
えており、前記第１及び第２の磁石は、前記ボアを取り
囲んでいる、請求項１３に記載の位置センサ。 - 【請求項１５】 前記バックストラップは、前記回転軸
線からオフセットされている、請求項１３に記載の位置
センサ。 - 【請求項１６】 前記第１及び第２の部品は、第１及び
第２の孔を夫々有する、請求項１３に記載の位置セン
サ。 - 【請求項１７】 前記磁極片は、シャフトリテーナによ
って前記シャフトに保持されている、請求項１３に記載
の位置センサ。 - 【請求項１８】 前記バックストラップは、前記第１及
び第２の部品の夫々の半径の１／５乃至４／５の間に位
置決めされている、請求項１３に記載の位置センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US081745 | 1998-05-18 | ||
| US09/081,745 US6188216B1 (en) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | Low profile non-contacting position sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000028312A true JP2000028312A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=22166126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11136527A Pending JP2000028312A (ja) | 1998-05-18 | 1999-05-18 | 小型非接触式位置センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6188216B1 (ja) |
| EP (1) | EP0959328B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000028312A (ja) |
| DE (1) | DE69903591T2 (ja) |
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| JP2010249670A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Yazaki Corp | 回転角センサ |
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