JP2018151159A - 相対位置検出装置、アクセルポジションセンサ及び車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】永久磁石部の大型化を抑制し、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つ精度良く検出する相対位置検出装置を提供する。【解決手段】互いに相対変位可能に配置された永久磁石部17及びリニアホールIC22を備え、永久磁石部17の少なくとも二つの磁極部17a、17bは、永久磁石部17とリニアホールIC22との対向方向に磁極が互いに異なるように磁化され、かつ相対変位方向に並ぶ。永久磁石部17は、二つの磁極部17a、17bの境界17jを含む中央部分27と、相対変位方向において中央部分27の各片側に隣接する二つの非中央部分28a、28bとを有し、中央部分27と非中央部分28a、28bとが、中央部分27の断面積が非中央部分28a、28bの断面積よりも小さく、中央部分27とリニアホールIC22との距離が非中央部分28とリニアホールIC22との距離よりも長いという要件を満たす。【選択図】図6
Description
本発明は、相対位置検出装置、アクセルポジションセンサ及び車両に関する。
従来、特許文献1に開示された相対位置検出装置が知られている。前記相対位置検出装置は、互いに相対変位可能な磁石及びホールICを備えている。前記ホールICは、磁石の磁束密度が単調変化する範囲内に設けられている。前記ホールICは、前記磁石の磁束密度の変化を検出する。具体的に、前記ホールICは、前記磁石の磁束密度の大きさと比例する電圧を出力する。前記磁石には、磁石の厚さが前記相対変化方向の端面側に向けて小さくなるような傾斜面が形成されている。特許文献1に開示された相対位置検出装置によれば、磁石を長くすることなく、磁石とホールICとの相対変位の検出範囲を効果的に長くできる。
特許文献1では、ホールICが、磁石の磁束密度が単調変化する範囲内に設けられている。磁石の磁束密度が単調変化する範囲内では、ホールICと磁石との相対変位量とホールICの出力電圧とが実質的に比例する。そのため、磁石の磁束密度が単調変化する範囲内においては、ホールICと磁石との相対変位量が簡便に且つ精度良く検出される。このように、ホールICによって検出可能な磁束密度の範囲内で磁石の磁束密度が単調変化する範囲が長いことが望ましい。ホールICと磁石との相対変位量が、広い範囲にわたって簡便に且つ精度良く検出されるからである。加えて、ホールICと磁石との相対変位量に対して、ホールICによって検出される磁石の磁束密度の変化が小さいことが望ましい。相対変位量の分解能が、広い範囲にわたって高まるからである。これらの点において、特許文献1に開示された相対位置検出装置には、改善の余地があった。
本発明は、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つ精度良く検出でき、且つ相対変位量の分解能を高めることができる相対位置検出装置を提供することを目的とする。また、本発明は、前記相対位置検出装置を備えたアクセルポジションセンサを提供することを目的とする。さらに、本発明は、前記アクセルポジションセンサを備えた車両を提供することを目的とする。
本発明は、以下の構成を採用することができる。
(1) 相対位置検出装置であって、
前記相対位置検出装置は、互いに相対変位可能に配置された永久磁石部及び磁気センサを備え、
前記磁気センサは、前記永久磁石部と間隔を空けて対向し、前記永久磁石部の磁束密度の変化を前記永久磁石部と接触せずに検出するように構成され、検出可能な磁束密度の上限値及び下限値を有し、
前記永久磁石部は、少なくとも二つの磁極部を有し、前記二つの磁極部の各々は、前記永久磁石部と前記磁気センサとの対向方向に並ぶN極及びS極を有するように前記対向方向に磁化され、
前記永久磁石部は、前記二つの磁極部が前記永久磁石部と前記磁気センサとの相対変位方向に並び、且つ前記二つの磁極部において前記磁気センサと対向する磁極が互いに異なるように構成され、
前記永久磁石部は、前記二つの磁極部の境界を含む中央部分と、それぞれが前記相対変位方向において前記中央部分の各片側に隣接する二つの非中央部分とを有し、少なくとも一つの非中央部分が、前記永久磁石部と前記磁気センサとが互いに相対変位した時に前記磁気センサと対向するように構成され、
前記永久磁石部は、前記中央部分と、前記二つの非中央部分のうち、少なくとも前記磁気センサと対向可能な前記非中央部分とが、断面積に関する要件及び前記磁気センサとの距離に関する要件のうち、少なくとも一つの要件を満たすように構成され、前記断面積に関する要件は、前記相対変位方向と垂直な平面における前記中央部分の断面積が、前記相対変位方向と垂直な平面における前記非中央部分の断面積よりも小さいことであり、前記磁気センサとの距離に関する要件は、前記中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記中央部分と前記磁気センサとの距離が、前記非中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記非中央部分と前記磁気センサとの距離よりも長いことである。
前記相対位置検出装置は、互いに相対変位可能に配置された永久磁石部及び磁気センサを備え、
前記磁気センサは、前記永久磁石部と間隔を空けて対向し、前記永久磁石部の磁束密度の変化を前記永久磁石部と接触せずに検出するように構成され、検出可能な磁束密度の上限値及び下限値を有し、
前記永久磁石部は、少なくとも二つの磁極部を有し、前記二つの磁極部の各々は、前記永久磁石部と前記磁気センサとの対向方向に並ぶN極及びS極を有するように前記対向方向に磁化され、
前記永久磁石部は、前記二つの磁極部が前記永久磁石部と前記磁気センサとの相対変位方向に並び、且つ前記二つの磁極部において前記磁気センサと対向する磁極が互いに異なるように構成され、
前記永久磁石部は、前記二つの磁極部の境界を含む中央部分と、それぞれが前記相対変位方向において前記中央部分の各片側に隣接する二つの非中央部分とを有し、少なくとも一つの非中央部分が、前記永久磁石部と前記磁気センサとが互いに相対変位した時に前記磁気センサと対向するように構成され、
前記永久磁石部は、前記中央部分と、前記二つの非中央部分のうち、少なくとも前記磁気センサと対向可能な前記非中央部分とが、断面積に関する要件及び前記磁気センサとの距離に関する要件のうち、少なくとも一つの要件を満たすように構成され、前記断面積に関する要件は、前記相対変位方向と垂直な平面における前記中央部分の断面積が、前記相対変位方向と垂直な平面における前記非中央部分の断面積よりも小さいことであり、前記磁気センサとの距離に関する要件は、前記中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記中央部分と前記磁気センサとの距離が、前記非中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記非中央部分と前記磁気センサとの距離よりも長いことである。
以下においては、断面積に関する要件を、断面積要件ともいう。磁気センサとの距離に関する要件を、距離要件ともいう。
(1)の相対位置検出装置では、永久磁石部は、中央部分と、磁気センサと対向可能な非中央部分とが、断面積要件及び距離要件の少なくとも一方を満たす。そのため、(1)の相対位置検出装置は、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、磁気センサによって検出可能な磁束密度の範囲内で永久磁石部の磁束密度が単調変化する範囲を長くできる。さらに、(1)の相対位置検出装置は、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、磁気センサと永久磁石部との相対変位量に対して、磁気センサによって検出される永久磁石部の磁束密度の変化を小さくできる。従って、(1)の相対位置検出装置によれば、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つ精度良く検出でき、且つ相対変位量に対する分解能を高めることができる。
(2) (1)の相対位置検出装置であって、
前記永久磁石部及び前記磁気センサのうち、一方は、軸線を中心として回転することにより、他方と相対変位するように構成されている。
前記永久磁石部及び前記磁気センサのうち、一方は、軸線を中心として回転することにより、他方と相対変位するように構成されている。
(2)の相対位置検出装置によれば、相対変位量として回転角度を検出できる。即ち、(2)の相対位置検出装置によれば、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、永久磁石部及び磁気センサのいずれか一方の回転角度を、広い範囲にわたって簡便に且つより精度良く検出でき、且つ回転角度の分解能を高めることができる。
(3) (2)の相対位置検出装置であって、
前記軸線は、前記永久磁石部の前記中央部分と前記非中央部分とが、少なくとも前記磁気センサとの距離に関する要件を満たす位置に定められている。
前記軸線は、前記永久磁石部の前記中央部分と前記非中央部分とが、少なくとも前記磁気センサとの距離に関する要件を満たす位置に定められている。
(3)の相対位置検出装置によれば、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、永久磁石部及び磁気センサのいずれか一方の回転角度を、広い範囲にわたって簡便に且つより精度良く検出でき、且つ回転角度の分解能を高めることができる。
(4) (1)の相対位置検出装置であって、
前記永久磁石部は、前記中央部分の厚さが、前記非中央部分の厚さより小さくなるように構成されている。
前記永久磁石部は、前記中央部分の厚さが、前記非中央部分の厚さより小さくなるように構成されている。
(4)の相対位置検出装置によれば、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つより精度良く検出でき、且つ相対変位量に対する分解能を高めることができる。
(5) (1)の相対位置検出装置であって、
前記永久磁石部は、前記中央部分の幅が、前記非中央部分の幅より小さくなるように構成されている。
前記永久磁石部は、前記中央部分の幅が、前記非中央部分の幅より小さくなるように構成されている。
(5)の相対位置検出装置によれば、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つより精度良く検出でき、且つ相対変位量に対する分解能を高めることができる。
(6) (1)の相対位置検出装置であって、
前記磁気センサとの距離に関する要件は、前記中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記中央部分と前記磁気センサとの距離が、前記非中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記非中央部分と前記磁気センサとの距離よりも長いことに加え、前記永久磁石部と前記磁気センサとの距離が、前記中央部分から前記非中央部分に向かうにつれて漸次減少することである。
前記磁気センサとの距離に関する要件は、前記中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記中央部分と前記磁気センサとの距離が、前記非中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記非中央部分と前記磁気センサとの距離よりも長いことに加え、前記永久磁石部と前記磁気センサとの距離が、前記中央部分から前記非中央部分に向かうにつれて漸次減少することである。
(6)の相対位置検出装置によれば、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つより精度良く検出でき、且つ相対変位量に対する分解能をより高めることができる。
(7) (1)の相対位置検出装置であって、
前記断面積に関する要件は、前記相対変位方向と垂直な平面における前記中央部分の断面積が、前記相対変位方向と垂直な平面における前記非中央部分の断面積よりも小さいことに加え、前記相対変位方向と垂直な平面における前記永久磁石部の断面積が、前記中央部分から前記非中央部分に向かうにつれて漸次増加することである。
前記断面積に関する要件は、前記相対変位方向と垂直な平面における前記中央部分の断面積が、前記相対変位方向と垂直な平面における前記非中央部分の断面積よりも小さいことに加え、前記相対変位方向と垂直な平面における前記永久磁石部の断面積が、前記中央部分から前記非中央部分に向かうにつれて漸次増加することである。
(7)の相対位置検出装置によれば、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つより精度良く検出でき、且つ相対変位量に対する分解能をより高めることができる。
(8) (1)の相対位置検出装置であって、
前記非中央部分は、前記相対変位方向における前記永久磁石部の端部を含む。
前記非中央部分は、前記相対変位方向における前記永久磁石部の端部を含む。
(8)の相対位置検出装置によれば、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つより精度良く検出でき、且つ相対変位量に対する分解能をより高めることができる。
(9) アクセルポジションセンサであって
前記アクセルポジションセンサは、
(1)〜(8)のいずれか1の相対位置検出装置と、
ハンドルバーに設けられるように構成され、前記永久磁石部及び前記磁気センサの内の一方が設けられた支持部材と、
前記支持部材と相対変位可能に構成され、前記永久磁石部及び前記磁気センサの内の他方が設けられたアクセルグリップと
を備え、
前記アクセルポジションセンサは、前記支持部材に対する前記アクセルグリップの相対変位を前記相対位置検出装置によって検出するように構成されている。
前記アクセルポジションセンサは、
(1)〜(8)のいずれか1の相対位置検出装置と、
ハンドルバーに設けられるように構成され、前記永久磁石部及び前記磁気センサの内の一方が設けられた支持部材と、
前記支持部材と相対変位可能に構成され、前記永久磁石部及び前記磁気センサの内の他方が設けられたアクセルグリップと
を備え、
前記アクセルポジションセンサは、前記支持部材に対する前記アクセルグリップの相対変位を前記相対位置検出装置によって検出するように構成されている。
(9)のアクセルポジションセンサによれば、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、アクセルグリップとハンドルバーとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つ精度良く検出でき、且つ相対変位量に対する分解能を高めることができる。従って、(9)のアクセルポジションセンサは、アクセルグリップの操作角を拡げることができるとともに、細かなアクセル操作を可能とすることができる。
(10) 車両であって、
前記車両は、(9)のアクセルポジションセンサを備えている。
前記車両は、(9)のアクセルポジションセンサを備えている。
(10)の車両によれば、アクセルグリップとハンドルバーとの相対変位量が、広い範囲にわたって簡便に且つ精度良く検出される。また、相対変位量に対する分解能が高い。従って、(10)の車両は、アクセルグリップの操作角を拡げることができるとともに、細かなアクセル操作を可能とすることができる。
本発明によれば、永久磁石部の大型化を抑制しつつ、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つ精度良く検出でき、且つ相対変位量の分解能を高めることができる。
本発明者は、上述した課題に対して、以下の検討を行った。
特許文献1の相対位置検出装置は、磁石とホールICとの相対変位の検出範囲を長くすることを目的としている。そして、特許文献1の[発明の第一実施形態]の相対位置検出装置では、磁石が、相対変位方向における端面側に向けて磁石の厚さが小さくなるような傾斜面を備えている。また、特許文献1の[発明の第二実施形態]の相対位置検出装置では、磁石が、相対変位方向における端面側に磁性体を備えている。このように、特許文献1では、磁石とホールICとの相対変位の検出範囲を長くするために、相対変位方向における磁石の端部の形状又は構造に工夫を施している。要するに、特許文献1では、相対変位方向における磁石の端部に着目されている。本発明者は、先ず、この従来の設計思想に従って、上述した課題の解決を試みた。しかし、磁石の端部に着目する従来の設計思想によっては、当業者にとって予測可能な程度の改善しか得られなかった。
そこで、本発明者は、従来の設計思想から発想を転換し、永久磁石部と磁気センサとの対向方向に磁化され且つ前記対向方向に並ぶN極及びS極を有する二つの磁極部を永久磁石部と磁気センサとの相対変位方向に並べた場合における二つの磁極部の境界近傍の磁場に着目した。そして、本発明者は、二つの磁極部の境界を含む中央部分と、少なくとも磁気センサと対向可能な非中央部分との間で、断面積についての関係及び前記磁気センサとの距離についての関係を適切に設定することに想到した。さらに、本発明者は、これらの関係の少なくとも一つを適切に設定することにより、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つ精度良く検出でき、且つ相対変位量の分解能を高めることができることを見出した。本発明は、上述した知見に基づいて完成した発明である。本発明は、従来の設計思想と異なる新たな発想に基づいており、当業者にとって従来の設計思想から予測できない程度の改善を得ることができる。
以下、第一実施形態について、図1〜図12を参照して説明する。その後、第二実施形態について、図13〜図14を参照して説明する。第一実施形態では、断面積要件及び距離要件の両方が満たされる。第二実施形態では、断面積要件及び距離要件のうち、距離要件のみが満たされる。なお、本発明は、これらの例に限定されない。例えば、断面積要件及び距離要件のうち、断面積要件のみが満たされてもよい。
[第一実施形態]
図1は、第一実施形態のアクセルポジションセンサ2を模式的に示す部分破断平面図である。図2は、図1のA−A線断面図である。第一実施形態のアクセルポジションセンサ2は、相対位置検出装置1を備えている。アクセルポジションセンサ2は、鞍乗型電動車両としての電動二輪車(図示せず)に適用されている。鞍乗型電動車両は、電動三輪車であってもよい。鞍乗型電動車両の駆動源はモータである。電動二輪車は、本発明の「車両」の一例である。本発明の「車両」は、特に限定されない。車両は、例えば、駆動源がエンジンである自動二輪車又は自動三輪車等の鞍乗型車両であってもよい。
図1は、第一実施形態のアクセルポジションセンサ2を模式的に示す部分破断平面図である。図2は、図1のA−A線断面図である。第一実施形態のアクセルポジションセンサ2は、相対位置検出装置1を備えている。アクセルポジションセンサ2は、鞍乗型電動車両としての電動二輪車(図示せず)に適用されている。鞍乗型電動車両は、電動三輪車であってもよい。鞍乗型電動車両の駆動源はモータである。電動二輪車は、本発明の「車両」の一例である。本発明の「車両」は、特に限定されない。車両は、例えば、駆動源がエンジンである自動二輪車又は自動三輪車等の鞍乗型車両であってもよい。
アクセルポジションセンサ2は、アクセルグリップ11と、筐体12とを備えている。筐体12は、「支持部材」の一例である。アクセルグリップ11は、ハンドルバー10の一方側の端部付近に回転可能に設けられている。筐体12は、ハンドルバー10に設けられている。筐体12は、チューブガイド部11aと対応する位置に位置している。アクセルグリップ11のチューブガイド部11aは、車幅方向(図1中、左右方向)におけるアクセルグリップ11の中央側の端部に形成されている。チューブガイド部11aは、筐体12に対して相対回転可能な状態で、筐体12に収容されている。このように、アクセルグリップ11は、筐体12と相対回転可能に設けられている。アクセルグリップ11は、回転軸線L1を中心として所定範囲内で回転可能である。永久磁石部17が、アクセルグリップ11に設けられている。
筐体12内では、収容部12cが、リブ状の突起部12dにより区画されている。筐体12内には、検出部13が設けられている。検出部13は、アクセルグリップ11の筐体12に対する相対回転角度を検出するように構成されている。検出部13は、アクセルグリップ11のチューブガイド部11aに対向するように設けられている。検出部13は、図2に示すように、電動自動二輪車の車体(図示せず)に設けられた制御部14と、検出信号用配線13aにより接続されている。制御部14は、駆動源(図示せず)を動作させる駆動源制御部16と、制御信号用配線14aにより接続されている。
筐体12は、一対の分割筐体12a、12bを備える。分割筐体12a、12bは、ハンドルバー10をハンドルバー10の直径方向の両側から挟んだ状態で互いに固定される。分割筐体12a、12bで形成される内部空間に、アクセルグリップ11のチューブガイド部11aが回転可能に配置されている。
図3(a)は、アクセルグリップ11を模式的に示す縦断面図である。図3(b)は、図3(a)のB−B線断面図である。
アクセルグリップ11は、チューブガイド部11aと、把持部11bとを備える。チューブガイド部11aは、筐体12の内部空間に配置される(図1及び図2参照)。把持部11bは、筐体12の外部に配置される。チューブガイド部11aは、アクセルグリップ11の回転を規制するための回転規制部11cを備える。チューブガイド部11aには、永久磁石部17が設けられている。永久磁石部17は、アクセルグリップ11の回転軸線L1を中心とした略円弧形状を有する。略円弧形状の中心角は、例えば、90°以上であり180°以下である。永久磁石部17は、アクセルグリップ11のチューブガイド部11aに設けられている。
図4は、第一実施形態に係る分割筐体12aを模式的に示す斜視図である。
分割筐体12aの内部には、図1及び図4に示すように、収容部12cが、リブ状の突起部12dにより区画されている。収容部12cには、アクセルグリップ11のチューブガイド部11aが配置される。突起部12dは、アクセルグリップ11の回転時にアクセルグリップ11の回転規制部11cと当接するように形成されている。回転規制部11cが突起部12dに当接することにより、アクセルグリップ11の回転が規制される。これにより、アクセルグリップ11は、後述するように、全閉位置θoから全開位置θmを通って回転限界位置θeまでの間で回転可能に構成されている。分割筐体12aの収容部12c及びその近傍には、検出部13が設けられている。検出部13は、永久磁石部17(図1参照)により形成される検出用磁場の磁束密度を検出するように構成されている。なお、本実施形態では、全開位置θmと回転限界位置θeとが異なっている。これは、本発明の一例である。本発明では、全開位置θmと回転限界位置θeとが一致していてもよい。
分割筐体12aの内部には、図1及び図4に示すように、収容部12cが、リブ状の突起部12dにより区画されている。収容部12cには、アクセルグリップ11のチューブガイド部11aが配置される。突起部12dは、アクセルグリップ11の回転時にアクセルグリップ11の回転規制部11cと当接するように形成されている。回転規制部11cが突起部12dに当接することにより、アクセルグリップ11の回転が規制される。これにより、アクセルグリップ11は、後述するように、全閉位置θoから全開位置θmを通って回転限界位置θeまでの間で回転可能に構成されている。分割筐体12aの収容部12c及びその近傍には、検出部13が設けられている。検出部13は、永久磁石部17(図1参照)により形成される検出用磁場の磁束密度を検出するように構成されている。なお、本実施形態では、全開位置θmと回転限界位置θeとが異なっている。これは、本発明の一例である。本発明では、全開位置θmと回転限界位置θeとが一致していてもよい。
図5は、第一実施形態に係る検出部13を模式的に示す平面図である。図6(a)は、第一実施形態における永久磁石部17とデジタルホールIC21及びリニアホールIC22との配置関係の一例を模式的に示す断面図である。図6(b)は、永久磁石部17の断面図である。図7〜図9は、第一実施形態における永久磁石部17とデジタルホールIC21及びリニアホールIC22との配置関係の一例を模式的に示す断面図である。アクセルグリップ11が全閉位置θoから全開位置θmを通って回転限界位置θeまで移動するにつれて、永久磁石部17は、図6(a)、図7、図8、図9に示す順に、デジタルホールIC21及びリニアホールIC22に対して相対変位する。図6(a)は、アクセルグリップ11が全閉位置θoに位置する時の永久磁石部17を示す。図7は、永久磁石部17の中央部分27(図6(b)参照)がリニアホールIC22と対向する時の永久磁石部17を示す。図8は、アクセルグリップ11が全開位置θmに位置する時の永久磁石部17を示す。アクセルグリップ11が全開位置θmに位置する時、永久磁石部17の非中央部分28b(図6(b)参照)は、リニアホールIC22と対向する。即ち、非中央部分28bは、リニアホールIC22と対向可能である。図9は、アクセルグリップ11が回転限界位置θeに位置する時の永久磁石部17を示す。中央部分27は、例えば、境界17jを含み、方向Aに並ぶN極部17cとS極部17eとの間を流れる磁束E1(図12参照)が出入りする部分を含む。非中央部分28aは、例えば、中央部分27と隣接し、径方向Rに並ぶN極部17cとS極部17dとの間を流れる磁束E2(図12参照)が出入りする部分を含む。非中央部分28bは、例えば、中央部分27と隣接し、径方向Rに並ぶN極部17fとS極部17eとの間を流れる磁束E2(図12参照)が出入りする部分を含む。
本明細書では、アクセルポジションセンサ2が、アクセルグリップ11の筐体12(支持部材)に対する相対変位量として、アクセルグリップ11の回転角度を検出する場合について説明している。相対位置検出装置1が検出する対象は、この例に限定されない。本明細書において、リニアホールIC22に対するアクセルグリップ11の位置についての説明は、リニアホールIC22に対する永久磁石部17の位置に読み替えられ得る。例えば、「アクセルグリップ11が全開位置θmに位置する時」は、「永久磁石部17が全開位置θmに位置する時」に読み替えられ得る。
リニアホールIC22は、本発明における「磁気センサ」の一例である。なお、デジタルホールIC21は、リニアホールIC22と同様に、磁気センサに相当する。即ち、本発明において、磁気センサの数は、特に限定されない。本実施形態のアクセルポジションセンサ2が備える相対位置検出装置1は、互いに相対回転可能に配置された永久磁石部17及びリニアホールIC22を備える。本発明において、磁気センサは、リニアホールICに限定されない。磁気センサは、例えば、ホール素子であってもよい。
検出部13は、平板状の回路基板20に設けられる。回路基板20は、基板ホルダ18に支持される。基板ホルダ18は、分割筐体12aに固定される。回路基板20には、磁性体19が埋設されている。磁性体19は、鉄等の金属からなる。回路基板20自体が磁性体であってもよい。また、回路基板20の下に磁性体が設けられてもよい。これにより、デジタルホールIC21及びリニアホールIC22が磁性体19と永久磁石部17との間に配置される。永久磁石部17により形成される検出用磁場の磁束が磁性体19に向けて集められる。その結果、デジタルホールIC21及びリニアホールIC22により磁束密度を検出させ易い。また、外部からの磁束が磁性体19により遮断される。誤動作の発生が抑制される。
回路基板20には、図5に示すように、細幅部20aが設けられている。細幅部20aは、分割筐体12aの収容部12cに配置されている。細幅部20aに、検出部13を構成するデジタルホールIC21と、リニアホールIC22とが設けられている。デジタルホールIC21は、永久磁石部17と間隔を空けて対向するように設けられている。リニアホールIC22は、永久磁石部17と間隔を空けて対向するように設けられている。デジタルホールIC21及びリニアホールIC22は、図6(a)に示すように、永久磁石部17とデジタルホールIC21及びリニアホールIC22との相対回転方向Aに間隔を空けて並ぶように配置されている。方向Aは、アクセルグリップ11の回転方向と同じである。デジタルホールIC21及びリニアホールIC22は、アクセルグリップ11の回転軸線L1と直交する方向に並んでいる。デジタルホールIC21及びリニアホールIC22は、永久磁石部17と接触せずに永久磁石部の磁束密度を検出するように構成されている。方向Aは、永久磁石部17とリニアホールIC22との相対変位方向の一例である。
永久磁石部17は、二つの磁極部17a、17bを備える。永久磁石部17は、二つの磁極部17a、17bを有するように物理的に一体的に作製されている。二つの磁極部17a、17bは、相対回転方向Aに隣接している。二つの磁極部17a、17bは互いに接触している。磁極部17aは、アクセルグリップ11の全閉位置θoから全開位置θmに向かって回転する方向Aの下流側に位置する。磁極部17bは、方向Aの上流側に位置する。磁極部17a及び磁極部17bは、アクセルグリップ11の径方向Rに磁化されている。磁極部17aは、N極部17cと、S極部17dとを有する。N極部17cは、径方向Rの外側に位置する。S極部17dは、径方向Rの内側に位置する。磁極部17bは、S極部17eと、N極部17fとを有する。S極部17eは、径方向Rの外側に位置する。N極部17fは、径方向Rの内側に位置する。そのため、永久磁石部17は、全閉位置θoから全開位置θmに向かう方向Aに、N極部17cとS極部17eとが並ぶように構成されている。径方向Rは、永久磁石部17とリニアホールIC22との対向方向の一例である。
永久磁石部17は、例えば、略円弧形状を有し且つ厚さ及び幅が略一定となるように構成されている。永久磁石部17は、材料としての永久磁石が、二つの磁極部17a、17bの境界17jを含む部分の厚さが小さくなるように加工されることにより形成されている。永久磁石部17は、図6(b)に示すように、中央部分27と、二つの非中央部分28a、28bとを有する。本実施形態において、中央部分27は、材料としての永久磁石の厚さよりも厚さが小さい部分である。非中央部分28a、28bは、材料としての永久磁石の厚さが略維持されている部分である。なお、永久磁石部17の厚さは、径方向Rを基準として定められる。永久磁石部17の幅は、回転軸線L1の方向を基準として定められる。
中央部分27は、二つの磁極部17a、17bの境界17jを含む。二つの非中央部分28a、28bは、方向Aにおいて中央部分27の各片側と隣接する。非中央部分28aは、方向Aにおける中央部分27の下流側に位置する。非中央部分28bは、方向Aにおける中央部分27の上流側に位置する。全閉位置θoを基準として、リニアホールIC22と非中央部分28bとが対向する時のリニアホールIC22と永久磁石部17との相対変位量(回転角度)は、リニアホールIC22と中央部分27とが対向する時のリニアホールIC22と永久磁石部17との相対変位量(回転角度)よりも大きい。このような関係を有する中央部分27と非中央部分28bとが、断面積要件及び距離要件の少なくとも一方を満たす。
中央部分27の厚さW1は、非中央部分28aの厚さW2よりも小さい。中央部分27の厚さW1は、非中央部分28bの厚さW2よりも小さい。なお、永久磁石部17において、中央部分27の幅と、非中央部分28a、28bの幅とは同じである。従って、中央部分27の断面積は、非中央部分28aの断面積よりも小さい。中央部分27の断面積は、非中央部分28bの断面積よりも小さい。永久磁石部17は、断面積要件を満たすように構成されている。ここでいう断面積は、方向Aと垂直な平面における断面積をいう。また、ここでいう断面積は、実際に存在している永久磁石部17の断面積をいう。従って、本発明における断面積は、ゼロより大きい値である。
永久磁石部17の厚さは、図7及び図8に示すように、中央部分27から非中央部分28bに向かうにつれて、漸次増加している。従って、永久磁石部17の断面積は、中央部分27から非中央部分28bに向かうにつれて、漸次増加している。なお、本発明において、中央部分と非中央部分との境界が明確に定められる必要はない。言い換えれば、永久磁石部17は、二つの磁極部17a、17bとの境界17jが存在する部分(中央部分27)と、断面積要件及び距離要件の少なくとも一方を満たすことができる部分(非中央部分28b)を有するように構成されていればよい。なお、永久磁石部17は、径方向Rに磁化された磁極部を有する複数の磁石体が組み合わせられることにより構成されていてもよい。二つの磁極部17a、17bは隣接しているが、本発明において、隣り合う二つの磁極部は、必ずしも接触している必要はない。
中央部分27とリニアホールIC22とが径方向Rに並ぶ時における中央部分27とリニアホールIC22との距離Q1は、非中央部分28bとリニアホールIC22とが径方向Rに並ぶ時における非中央部分28bとリニアホールIC22との距離Q2よりも長い(図7及び図8参照)。永久磁石部17は、距離要件を満たすように構成されている。永久磁石部17とリニアホールIC22との距離は、中央部分27から非中央部分28bに向かうにつれて、漸次減少している。
デジタルホールIC21は、図6に示す状態で、永久磁石部17における二つの磁極部17a、17bの境界17jと径方向Rに実質的に並ぶように配置されている。より正確には、全閉位置θo近傍には、アクセルグリップ11の遊びが設けられている。そのため、デジタルホールIC21は、境界17j近傍の僅かにN極部17c側に対応した位置に位置している。
図10(a)は、第一実施形態に係るデジタルホールIC21の位置における磁束密度の変化を示すグラフである。図10(b)は、デジタルホールIC21から出力される第一検出信号の変化を示すグラフである。図10(c)は、第一実施形態に係るリニアホールIC22の位置における磁束密度の変化を示すグラフである。図10(d)は、リニアホールIC22から出力される第二検出信号の変化を示すグラフである。なお、図10(a)、(c)において、実線は、第一実施形態における磁束密度を示す。二点鎖線は、比較例として、特許文献1における磁束密度を示す。なお、正の磁束密度は、ホールICの感磁面に入射する方向に流れる磁束の磁束密度を示す。負の磁束密度は、ホールICの感磁面から出射する方向に流れる磁束の磁束密度を示す。従って、磁束密度がゼロでない時、ホールICは磁束密度を検出している。
アクセルグリップ11を全閉位置θoから全開位置θmを通って回転限界位置θeまで回転させたとき、デジタルホールIC21が受ける磁束密度は、図10(a)に示すように変化する。デジタルホールIC21は、アクセルグリップ11と筐体12とが相対変位する全範囲において永久磁石部17からの磁力を実質的に常に受けるように構成されている。ここで「実質的に」は、磁束の向き(磁束密度の正負)が切り替わる位置が「常に」から除外されてもよいことを意味する。磁束の向き(磁束密度の正負)が切り替わる位置は極めて小さく、その影響は無視できる。デジタルホールIC21が磁力を実質的に常に受けるので、外部から磁力が作用したとしても、その影響が少なくなる。その結果、誤動作の発生が抑制される。なお、デジタルホールIC21は、アクセルグリップ11が全閉位置θoから少なくとも全開位置θmまで変位する時に永久磁石部17からの磁力を実質的に常に受けるように構成されていてもよい。
デジタルホールIC21によって検出された磁束密度が所定の閾値T1以上のとき、デジタルホールIC21は、電圧V11の第一検出信号を出力する。デジタルホールIC21によって検出された磁束密度が閾値T1未満のとき、デジタルホールIC21は、電圧V10の第一検出信号を出力する。ここでは、電圧V10は0Vである。本実施形態において閾値T1は負の値であるが、本発明はこの例に限定されない。
リニアホールIC22は、図6(a)に示すように、アクセルグリップ11が全閉位置θoに位置する時に永久磁石部17のN極部17cと対向する。リニアホールIC22は、図8に示すように、アクセルグリップ11が全開位置θmに位置する時に永久磁石部17のS極部17eと対向する。このように、アクセルグリップ11が全閉位置θoから全開位置θmまで回転するとき、リニアホールIC22が受ける磁束密度は、図10(c)に示すように変化する。図10に示す磁束密度は、アクセルグリップ11の回転角の角度θの増加につれて、単調変化している。
このように、リニアホールIC22は、アクセルグリップ11が全閉位置θoから回転限界位置θeまで回転するときにリニアホールIC22が受ける磁束密度が単調変化する位置に配置されている。なお、本発明では、リニアホールIC22は、アクセルグリップ11が全閉位置θoから少なくとも全開位置θmまで回転するときにリニアホールIC22が受ける磁束密度が単調変化する位置に配置されていてもよい。
本実施形態において、磁束密度が単調変化する位置は、磁束密度が単調減少する位置である。但し、本発明は、この例に限定されない。磁束密度が単調変化する位置は、磁束密度が単調増加する位置であってもよい。なお、磁束密度が単調減少する位置は、アクセルグリップ11が全閉位置θoから全開位置θmまで変位する時にリニアホールIC22によって検出される磁束密度が、途中で最小値になることなく、減少する位置である。また、磁束密度が単調増加する位置は、アクセルグリップ11が全閉位置θoから全開位置θmまで変位する時にリニアホールIC22によって検出される磁束密度が、途中で最大値になることなく、増加する位置である。磁束密度の単調変化は、磁束密度の漸次増加又は漸次減少であってもよい。
リニアホールIC22によって検出された磁束密度が所定の閾値T2以上のとき、リニアホールIC22は、電圧V20の第二検出信号を出力する。ここでは、電圧V20は0Vである。リニアホールIC22によって検出された磁束密度が所定の閾値T2未満であるとき、リニアホールIC22は、磁束密度に負比例する電圧V2θの第二検出信号を出力する。電圧V2θは磁束密度に対して負比例するので、磁束密度の減少に対する電圧V2θの増加は線形性を示す。アクセルグリップ11が全開位置θmに位置する時、リニアホールIC22は、電圧V2θmの第二検出信号を出力する。本実施形態において、閾値T2は正の値であるが、本発明はこの例に限定されない。
リニアホールIC22には、検出可能な磁束密度の上限値及び下限値が定められている。「上限値」は正の値である。「下限値」は負の値である。図10(c)では、検出可能な磁束密度の下限値Tmが示されている。リニアホールIC22は、アクセルグリップ11が全開位置θmに位置する時に永久磁石部17から下限値Tmの磁束密度を受ける位置に配置されている。
リニアホールIC22は、所定の下限値Tmより小さい負の磁束密度を検出しない。そのため、リニアホールIC22が所定の下限値Tmより小さい負の磁束密度を受けた場合、リニアホールIC22は、電圧V2θmの第二検出信号を出力する。
制御部14は、デジタルホールIC21から第一検出信号(図10(b))を受信する。制御部14は、リニアホールIC22から第二検出信号(図10(d))を受信する。制御部14は、第一検出信号の電圧がV10であり且つ第二検出信号の電圧がV20より大きい時に、第二検出信号の電圧に対応する制御信号を駆動源制御部16に出力する。駆動源制御部16は、制御信号に基づいて、電動自動二輪車の駆動源としてのモータ(図示せず)を動作させる。
第一検出信号の電圧がV10であり且つ第二検出信号の電圧がV20より大きいという要件が満たされない時には、制御部14は、モータへの給電が行われないように駆動源制御部16を制御する。具体的に、制御部14は、例えば、モータへの給電を停止するための制御信号を送信する。制御部14は、例えば、モータを動作させるための制御信号の駆動源制御部16への送信を停止する。
第一実施形態のアクセルポジションセンサ2を備えた電動自動二輪車における駆動源制御部16によるモータの制御について、図10(a)〜(d)を参照して説明する。
アクセルグリップ11が全閉位置θoから回転角度θ1までの間に位置する時、図10(a)に示すように、デジタルホールIC21の位置における磁束密度が閾値T1以上である。そのため、デジタルホールIC21は、図10(b)に示すように、電圧V11の第一検出信号を出力する。この時、図10(c)に示すように、リニアホールIC22の位置における磁束密度は閾値T2以上である。そのため、リニアホールIC22は、図10(d)に示すように、電圧V20の第二検出信号を出力する。制御部14は、検出信号用配線13aを介して、電圧V11の第一検出信号と電圧V20の第二検出信号を受信する。従って、制御部14は、モータへの給電を停止するための制御信号を、制御信号用配線14aを介して、駆動源制御部16に送信する。
アクセルグリップ11が回転角度θ1から回転角度θ2までの間に位置する時、図10(a)に示すように、デジタルホールIC21の位置における磁束密度は、負の値であり、閾値T1より小さい。そのため、デジタルホールIC21は、図10(b)に示すように、電圧V10の第一検出信号を出力する。この時、図10(c)に示すように、リニアホールIC22の位置における磁束密度は、閾値T2以上である。そのため、リニアホールIC22は、図10(d)に示すように、第二検出信号V20を出力する。従って、制御部14は、モータへの給電を停止するための制御信号を、駆動源制御部16に送信する。
アクセルグリップ11が回転角度θ2から全開位置θmまでの間に位置する時、図10(a)に示すように、デジタルホールIC21の位置における磁束密度は、負の値であり、閾値T1より小さい。そのため、デジタルホールIC21は、図10(b)に示すように、電圧V10の第一検出信号を出力する。この時、図10(c)に示すように、リニアホールIC22の位置における磁束密度はT2より小さい。そのため、リニアホールIC22は、図10(d)に示すように、電圧V2θの第二検出信号を出力する。電圧V2θの第二検出信号は、検出信号用配線13aを介して制御部14に送信される。従って、制御部14は、電圧V2θの第二検出信号に対応する制御信号を駆動源制御部16に出力する。駆動源制御部16は、電圧V2θの第二検出信号に対応する制御信号に基づいて、モータを動作させる。
アクセルグリップ11が全開位置θmにある時、デジタルホールIC21は、電圧V10の第一検出信号を出力する。この時、リニアホールIC22は、電圧V2θmの第二検出信号を出力する。制御部14は、電圧V2θmの第二検出信号に対応する制御信号を駆動源制御部16に出力する。駆動源制御部16は、電圧V2θmの第二検出信号に対応する制御信号に基づいて、モータを動作させる。
アクセルグリップ11が回転限界位置θeにある時、デジタルホールIC21は、電圧V10の第一検出信号を出力する。この時、図10(c)に示すように、リニアホールIC22の位置における磁束密度は、負の値であり、下限値Tmより小さい。しかし、リニアホールIC22は、下限値Tmより小さい磁束密度を検出しない。そのため、リニアホールIC22は、図10(d)に示すように、電圧V2θmの第二検出信号を出力する。電圧V2θmの第二検出信号は、検出信号用配線13aを介して制御部14に送信される。従って、制御部14は、電圧V2θmの第二検出信号に対応する制御信号を駆動源制御部16に出力する。駆動源制御部16は、電圧V2θmの第二検出信号に対応する制御信号に基づいて、モータを動作させる。このように、本実施形態では、リニアホールIC22は、アクセルグリップ11が全開位置θmから回転限界位置θeまでの範囲にある時、全開位置θmに対応する電圧V2θmの第二検出信号を出力する。
図10(a)〜(d)に示すように、アクセルグリップ11の回転角度がθ2より大きい時、モータは、電圧V2θの第二検出信号に基づいて制御される。アクセルグリップ11の回転角度がθ2より小さい時には、モータへの給電が停止される。アクセルグリップ11が全閉位置θoから全開位置θmまで変位する時、リニアホールIC22は、中央部分27と径方向Rに並ぶ位置から、非中央部分28bと径方向Rに並ぶ位置まで変位する。本発明は、この例に限定されない。例えば、リニアホールIC22は、アクセルグリップ11が全閉位置θoから全開位置θmまで変位する時、非中央部分28aと径方向Rに並ぶ位置から、非中央部分28bと径方向Rに並ぶ位置まで変位するように構成されていてもよい。
アクセルグリップ11が全閉位置θoにある時、リニアホールIC22は、方向Aの上流側に位置する非中央部分28bよりも、中央部分27に近い。アクセルグリップ11が全開位置θmにある時、リニアホールIC22は、中央部分27よりも、非中央部分28bに近い。
以上、アクセルポジションセンサ2によれば、第一検出信号及び第二検出信号の組合せにより、アクセルグリップ11の回転角度が検出される。そのため、デジタルホールIC21及びリニアホールIC22のいずれかに誤動作が生じた時には、制御部14は、モータへの給電を停止するための制御信号を出力する。従って、相対変位量の検出の確実性が確保されることができる。
図10(a)及び図10(c)に示すように、第一実施形態における磁束密度の変化(実線)は、比較例における磁束密度の変化(二点破線)よりも、広い範囲にわたって緩やかである。そのため、第一実施形態における第一検出信号及び第二検出信号と、比較例における第一検出信号及び第二検出信号との間には、顕著な相違が生じる。その相違について、図11(a)及び図11(b)を参照して説明する。
図11(a)は、第一実施形態のアクセルポジションセンサにおける第一検出信号及び第二検出信号と、アクセルグリップ(永久磁石部)の回転角度との関係を示すグラフである。図11(b)は、比較例のアクセルポジションセンサにおける第一検出信号及び第二検出信号と、アクセルグリップ(永久磁石部)の回転角度との関係を示すグラフである。
図11(a)及び図11(b)に示されるように、第一実施形態における全開位置θmの回転角度は、比較例における全開位置θmの回転角度よりも大きい。従って、アクセルポジションセンサ2によれば、アクセルグリップ11とハンドルバー10との相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つ精度良く検出できる。また、第一実施形態における回転角度に対する第二検出信号の電圧の変化は、比較例における回転角度に対する第二検出信号の電圧の変化よりも小さい。従って、アクセルポジションセンサ2によれば、アクセルグリップ11とハンドルバー10との相対変位量に対する分解能を高めることができる。その結果、第一実施形態のアクセルポジションセンサ2によれば、アクセルグリップ11の操作角を拡げることができるとともに、細かなアクセル操作を可能とすることができる。
図12は、第一実施形態のアクセルポジションセンサ2における永久磁石部17の磁束を模式的に示す説明図である。図12では、説明の便宜上、円弧状の永久磁石部17が線状に変形された状態が示されている。永久磁石部17は、リニアホールIC22に対して、方向Aに相対移動可能である。図12では、永久磁石部17とリニアホールIC22との相対移動によりリニアホールIC22がリニアホールIC22´まで移動する状態を示している。
中央部分27の厚さW1は、非中央部分28a、28bの厚さW2よりも小さい。永久磁石部17の幅は一定である。従って、中央部分27の断面積は、非中央部分28a、28bの断面積よりも小さい。そのため、中央部分27の磁束E1の磁束密度は、非中央部分28a、28bの磁束E2の磁束密度よりも小さい。中央部分27の磁束E1は、方向Aに並ぶN極部17cとS極部17eとの間を流れる。非中央部分28aの磁束E2は、径方向Rに並ぶN極部17cとS極部17dとの間を流れる。非中央部分28bの磁束E2は、径方向Rに並ぶN極部17fとS極部17eとの間を流れる。言い換えると、永久磁石部17とリニアホールIC22とが対向する領域において互いに隣り合う二つの磁極部17a、17b間で流れる磁束E1の磁束密度が、二つの磁極部17a、17bの各々において流れる磁束E2の磁束密度よりも小さい。
さらに、本実施形態では、中央部分28とリニアホールIC22との間の距離Q1が、非中央部分28bとリニアホールIC22との間の距離Q2よりも長い。そのため、リニアホールIC22は、方向Aに並ぶN極部17cとS極部17eとの間の磁束E1を受け難く、径方向Rに並ぶN極部17fとS極部17eとの間の磁束E2を受け難い。
リニアホールIC22は、アクセルグリップ11が全閉位置θoから全開位置θmへ向かう過程において、磁束E1を受けた後に磁束E2を受けるように配置されている。この時、リニアホールIC22は、磁束E1→E2の順に磁束を受ける。その結果、本実施形態では、図10(c)に示したように、磁束密度が緩やかに変化する領域を長くできる。従って、第一実施形態のアクセルポジションセンサ2によれば、アクセルグリップ11の操作角を拡げることができるとともに、細かなアクセル操作を可能とすることができる。なお、本発明では、リニアホールIC22が、アクセルグリップ11が全閉位置θoから全開位置θmへ向かう過程において、磁束E2→E1→E2の順に磁束を受けるように配置されていてもよい。
アクセルグリップ11が全閉位置θoに位置する時に、リニアホールIC22は、非中央部分28aに対向してもよく、中央部分27に対向してもよく、非中央部分28bに対向してもよい。アクセルグリップ11が全開位置θmに位置する時に、リニアホールIC22は、非中央部分28aに対向してもよく、中央部分27に対向してもよく、非中央部分28bに対向してもよい。実施形態に示す全閉位置θo及び全開位置θmは、本発明の好ましい一例である。実施形態に示すように、リニアホールIC22は、アクセルグリップ11が全閉位置θoから全開位置θmまで移動する時に、常に永久磁石部17と対向することが好ましい。
[第二実施形態]
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態では、第一実施形態の構成に相当する構成に対して、第一実施形態と同様の符号が付されている。第一実施形態と第二実施形態とでは、永久磁石部17の形状が異なるが、他の構成は同じである。以下においては、主に、永久磁石部17について説明する。
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態では、第一実施形態の構成に相当する構成に対して、第一実施形態と同様の符号が付されている。第一実施形態と第二実施形態とでは、永久磁石部17の形状が異なるが、他の構成は同じである。以下においては、主に、永久磁石部17について説明する。
図13及び図14は、第二実施形態における永久磁石部17とデジタルホールIC21及びリニアホールIC22との配置関係の一例を模式的に示す断面図である。図13は、永久磁石部17の中央部分27がリニアホールIC22と対向する時の永久磁石部17を示す。図14は、永久磁石部17の非中央部分28bがリニアホールIC22と対向する時の永久磁石部17を示す。
第二実施形態の永久磁石部17は、中心L2を中心としてリニアホールIC22側に突出する円弧形状を有している。第二実施形態の永久磁石部17の厚さは一定である。即ち、中央部分27の厚さW1と、非中央部分28a、28bの厚さW2とは同じ又は実質的に同じである。
円弧形状を有する永久磁石部17の中心L2は、回転軸線L1と異なる位置に位置している。図13に示すように、径方向Rにおいて、永久磁石部17と中心L2との距離は、永久磁石部17と回転軸線L1との距離よりも長い。このように、永久磁石部17は、アクセルグリップ11に対して偏心するように配置されている。そのため、中央部分27とリニアホールIC22とが径方向に並ぶ時の距離Q1は、非中央部分28bとリニアホールIC22とが径方向に並ぶ時の距離Q2よりも長い。そのため、リニアホールIC22は、方向Aに並ぶN極部17cとS極部17eとの間の磁束E1を受け難く、径方向Rに並ぶN極部17fとS極部17eとの間の磁束E2を受け難い。その結果、第二実施形態では、磁束密度が緩やかに変化する領域を長くできる。従って、第二実施形態のアクセルポジションセンサ2によれば、アクセルグリップ11の操作角を拡げることができるとともに、細かなアクセル操作を可能とすることができる。
以上、第一実施形態及び第二実施形態について説明したが、本発明は、上述した例に限定されない。例えば、本発明では、以下のような形態が採用されてもよい。
第一実施形態及び第二実施形態における磁極の配置は、本発明の一例である。本発明では、上述した例においてS極とN極とが入れ替えられた形態が採用されてもよい。即ち、図10(a)、(c)では、回転角度(相対変位量)の増加に伴い、磁束密度が小さくなる例が説明されているが、本発明では、回転角度(相対変位量)の増加に伴い、磁束密度が大きくなってもよい。磁気センサは、例えば、磁束密度と比例する電圧を出力できるように構成されている。ここでいう比例は、正比例であってもよく、負比例であってもよい。磁気センサの出力は、磁束密度の変化に対して線形性を有する。磁気センサは、検出可能な磁束密度の上限値及び下限値を有する。本発明では、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量に対する磁気センサの出力(電圧)の変化が、広い範囲で緩やかになる。従って、磁気センサが、検出可能な磁束密度の上限値及び下限値を有するにも関わらず、永久磁石部と磁気センサとの相対変位量を、広い範囲にわたって簡便に且つ精度良く検出でき、且つ相対変位量の分解能を高めることができる。
相対位置検出装置1は、互いに相対変位可能に構成された第一部材及び第二部材の相対変位量を検出する。永久磁石部17は、第一部材に設けられる。磁気センサとしてのリニアホールIC22が、第二部材に設けられる。永久磁石部17とリニアホールIC22との相対変位量を検出することにより、第一部材と第二部材との相対変位量を検出する。第一実施形態及び第二実施形態のアクセルポジションセンサ2において、「支持部材」としての筐体12は、第一部材の一例である。アクセルグリップ11は、第二部材の一例である。筐体12に永久磁石部17が設けられ、アクセルグリップ11にリニアホールIC22が設けられてもよい。また、相対位置検出装置1において、第一部材及び第二部材は、互いに相対変位可能に構成されていれば、上述した例に限定されない。即ち、相対位置検出装置1は、必ずしも、アクセルポジションセンサ2に設けられる必要はない。
上述した実施形態では、断面積要件について、中央部分27と非中央部分28bとで、永久磁石部17の幅が一定であり且つ永久磁石部17の厚さWが異なっている。従って、中央部分27の厚さW1が、非中央部分28bの厚さW2よりも小さい。但し、本発明は、この例に限定されない。中央部分27と非中央部分28bとで、永久磁石部17の厚さWが一定であり且つ永久磁石部17の幅が異なっていてもよい。この場合、中央部分27の幅が、非中央部分28bの幅よりも小さい。また、中央部分27と非中央部分28bとで、永久磁石部17の厚さ及び幅が異なっていてもよい。この場合、中央部分27の断面積が、非中央部分28bの断面積よりも小さくなっていればよい。
第一実施形態では、中央部分27と、磁極部17bの非中央部分28b及び磁極部17aの非中央部分28bとが、断面積要件及び距離要件の両方を満たしている。第二実施形態では、中央部分27と、磁極部17bの非中央部分28b及び磁極部17aの非中央部分28bとが、断面積要件を満たさず、距離要件を満たす。しかし、本発明は、この例に限定されない。永久磁石部17は、例えば、中央部分27と、磁極部17bの非中央部分28bとが、断面積要件及び距離要件のうち、少なくとも一方の要件を満たすように構成されていてもよい。但し、本発明では、永久磁石部17は、中央部分27と、磁極部17bの非中央部分28b及び磁極部17aの非中央部分28bとが、断面積要件及び距離要件のうち、少なくとも一方の要件を満たすように構成されていることが好ましい。言い換えると、磁極部17aと磁極部17bとは、境界17jを基準として実質的に対称であることが好ましい。ここでいう「実質的に」とは、例えば、設計上の公差及び製造上の誤差等が許容されることを意味する。
第一実施形態及び第二実施形態では、径方向Rに対向する永久磁石部17とリニアホールIC22とが、永久磁石部17が回転軸線L1を中心として回転することにより、相対回転方向Aに相対移動する。即ち、永久磁石部17とリニアホールIC22とが、ラジアルギャップを有している。相対回転方向Aは、永久磁石部17とリニアホールIC22との相対変位方向の一例である。径方向Rは、永久磁石部17とリニアホールIC22との対向方向の一例である。但し、本発明は、この例に限定されない。本発明では、永久磁石部と磁気センサとが、アキシャルギャップを有していてもよい。この場合、永久磁石部と磁気センサとが回転軸線方向に対向する。永久磁石部と磁気センサとの一方が回転軸線を中心として回転する。これにより、永久磁石部と磁気センサとが相対回転方向に相対移動する。なお、永久磁石部と磁気センサとは、所定範囲内で相対的に直線往復運動するように構成されていてもよい。
上述した実施形態では、アクセルポジションセンサ2が、一つのデジタルホールIC21と一つのリニアホールIC22を含む一つの検出系を有している。しかし、本発明は、この例に限定されない。アクセルポジションセンサは、複数の検出系を有していてもよい。一つの検出系に故障が生じても、アクセルポジションセンサは、他の検出系により動作を継続できる。この場合、各検出系は、少なくとも一つの磁気センサを有する。ここでいう、少なくとも一つの磁気センサの一例は、少なくとも一つのデジタルホールICである。また、少なくとも一つの磁気センサの一例は、少なくとも一つのデジタルホールICと、少なくとも一つのリニアホールICとである。
前記実施形態および変形例は、適宜に組み合わせることが可能である。ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ/又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び/又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。
1 相対位置検出装置
2 アクセルポジションセンサ
10 ハンドルバー
11 アクセルグリップ
12 筐体(支持部材)
13 検出部
14 制御部
17 永久磁石部
17a、17b 磁極部
19 磁性体
21 デジタルホールIC
22 リニアホールIC(磁気センサ)
27 中央部分
28 非中央部分
V10,V11 第一検出信号
V20,V2θ,V2θm 第二検出信号
θo 全閉位置
θm 全開位置
θe 回転限界位置
2 アクセルポジションセンサ
10 ハンドルバー
11 アクセルグリップ
12 筐体(支持部材)
13 検出部
14 制御部
17 永久磁石部
17a、17b 磁極部
19 磁性体
21 デジタルホールIC
22 リニアホールIC(磁気センサ)
27 中央部分
28 非中央部分
V10,V11 第一検出信号
V20,V2θ,V2θm 第二検出信号
θo 全閉位置
θm 全開位置
θe 回転限界位置
Claims (10)
- 相対位置検出装置であって、
前記相対位置検出装置は、互いに相対変位可能に配置された永久磁石部及び磁気センサを備え、
前記磁気センサは、前記永久磁石部と間隔を空けて対向し、前記永久磁石部の磁束密度の変化を前記永久磁石部と接触せずに検出するように構成され、検出可能な磁束密度の上限値及び下限値を有し、
前記永久磁石部は、少なくとも二つの磁極部を有し、前記二つの磁極部の各々は、前記永久磁石部と前記磁気センサとの対向方向に並ぶN極及びS極を有するように前記対向方向に磁化され、
前記永久磁石部は、前記二つの磁極部が前記永久磁石部と前記磁気センサとの相対変位方向に並び、且つ前記二つの磁極部において前記磁気センサと対向する磁極が互いに異なるように構成され、
前記永久磁石部は、前記二つの磁極部の境界を含む中央部分と、それぞれが前記相対変位方向において前記中央部分の各片側に隣接する二つの非中央部分とを有し、少なくとも一つの非中央部分が、前記永久磁石部と前記磁気センサとが互いに相対変位した時に前記磁気センサと対向するように構成され、
前記永久磁石部は、前記中央部分と、前記二つの非中央部分のうち、少なくとも前記磁気センサと対向可能な前記非中央部分とが、断面積に関する要件及び前記磁気センサとの距離に関する要件のうち、少なくとも一つの要件を満たすように構成され、前記断面積に関する要件は、前記相対変位方向と垂直な平面における前記中央部分の断面積が、前記相対変位方向と垂直な平面における前記非中央部分の断面積よりも小さいことであり、前記磁気センサとの距離に関する要件は、前記中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記中央部分と前記磁気センサとの距離が、前記非中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記非中央部分と前記磁気センサとの距離よりも長いことである。 - 請求項1に記載の相対位置検出装置であって、
前記永久磁石部及び前記磁気センサのうち、一方は、軸線を中心として回転することにより、他方と相対変位するように構成されている。 - 請求項2に記載の相対位置検出装置であって、
前記軸線は、前記永久磁石部の前記中央部分と前記非中央部分とが、少なくとも前記磁気センサとの距離に関する要件を満たす位置に定められている。 - 請求項1に記載の相対位置検出装置であって、
前記永久磁石部は、前記中央部分の厚さが、前記非中央部分の厚さより小さくなるように構成されている。 - 請求項1に記載の相対位置検出装置であって、
前記永久磁石部は、前記中央部分の幅が、前記非中央部分の幅より小さくなるように構成されている。 - 請求項1に記載の相対位置検出装置であって、
前記磁気センサとの距離に関する要件は、前記中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記中央部分と前記磁気センサとの距離が、前記非中央部分と前記磁気センサとが前記対向方向に並ぶ時における前記非中央部分と前記磁気センサとの距離よりも長いことに加え、前記永久磁石部と前記磁気センサとの距離が、前記中央部分から前記非中央部分に向かうにつれて漸次減少することである。 - 請求項1に記載の相対位置検出装置であって、
前記断面積に関する要件は、前記相対変位方向と垂直な平面における前記中央部分の断面積が、前記相対変位方向と垂直な平面における前記非中央部分の断面積よりも小さいことに加え、前記相対変位方向と垂直な平面における前記永久磁石部の断面積が、前記中央部分から前記非中央部分に向かうにつれて漸次増加することである。 - 請求項1に記載の相対位置検出装置であって、
前記非中央部分は、前記相対変位方向における前記永久磁石部の端部を含む。 - アクセルポジションセンサであって
前記アクセルポジションセンサは、
請求項1〜8のいずれか1に記載の相対位置検出装置と、
ハンドルバーに設けられるように構成され、前記永久磁石部及び前記磁気センサの内の一方が設けられた支持部材と、
前記支持部材と相対変位可能に構成され、前記永久磁石部及び前記磁気センサの内の他方が設けられたアクセルグリップと
を備え、
前記アクセルポジションセンサは、前記支持部材に対する前記アクセルグリップの相対変位を前記相対位置検出装置によって検出するように構成されている。 - 車両であって、
前記車両は、請求項9に記載のアクセルポジションセンサを備えている。
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- 2016-08-02 TW TW105124479A patent/TWI612319B/zh active
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