JP5684981B2 - Index sensor - Google Patents
Index sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP5684981B2 JP5684981B2 JP2009245531A JP2009245531A JP5684981B2 JP 5684981 B2 JP5684981 B2 JP 5684981B2 JP 2009245531 A JP2009245531 A JP 2009245531A JP 2009245531 A JP2009245531 A JP 2009245531A JP 5684981 B2 JP5684981 B2 JP 5684981B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- steering shaft
- magnetic sensor
- magnetic
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 72
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 49
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 24
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 65
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
本発明は、ステアリングシャフトの回転基準位置を検出するインデックスセンサに関するものである。 The present invention relates to an index sensor that detects a rotation reference position of a steering shaft.
従来から、ステアリングシャフトの回転に伴って回転基準位置を生成するインデックスセンサが知られている。この従来技術を図14に示す。 Conventionally, an index sensor that generates a rotation reference position with the rotation of a steering shaft is known. This prior art is shown in FIG.
図14に示すように、従来のインデックスセンサ101は、ステアリングシャフト102の中心とずれた位置に取り付けられた透磁率の大きいヨーク103と、ステアリングシャフト102に対して極軸141が直交するように、ヨーク103の近傍に配置された磁石104と、その磁石104の極軸方向の磁束密度の変化を検出するように、ヨーク103と磁石104との間に配置された磁気センサ105と、その磁気センサ105に接続され、予め設定された閾値と磁気センサ105からの検出値とを比較し、検出値が閾値を超えたとき、基準位置信号を出力するコンパレータ106とで構成される。磁気センサ105は、その検出軸151が極軸141と同一方向を向くように配置される。
As shown in FIG. 14, the
ここで、極軸とは磁石の方向、すなわちN極とS極を結ぶ線分方向を意味する。 Here, the polar axis means the direction of the magnet, that is, the direction of the line segment connecting the N pole and the S pole.
また、磁気センサ105とコンパレータ106に代えて、磁気センサ105とコンパレータ106とを内蔵したホールスイッチ(図示せず)で構成してもよい。
Further, instead of the
次に、インデックスセンサ101による回転基準位置の検出を説明する。
Next, detection of the rotation reference position by the
図15は、インデックスセンサ101の動作原理を説明する図であり、図16は、インデックスセンサ101の磁気センサ105およびコンパレータ106の出力をステアリングシャフト102の回転角度毎にプロットした図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining the operation principle of the
ステアリングシャフト102が回転基準位置にあるときは、図15(b)に示すように、ヨーク103が磁石104にもっとも近接した状態となっており、磁束142が透磁率の大きいヨーク103に集中するので、磁気センサ105で検出される磁束密度が最大となる。
When the
一方、ステアリングシャフト102が回転基準位置からずれ、左右(±40°程度)に回転したときは、図15(a)に示すように、ヨーク103が磁石104の極軸141とずれるので、ヨーク103に集中する磁束142は磁石104の対極(図ではS極)に向かうようになり、磁気センサ105で検出される磁束密度が減少する。回転基準位置からの回転角度がある程度大きくなると、ヨーク103に集中する磁束142が減少するため、磁気センサ105で検出される磁束密度は下がり、一定の値となる。
On the other hand, when the
このようにして、ステアリングシャフト102の回転に対しての磁気センサ105の検出値は、図16(a)のように変化する。コンパレータ106は、その検出値とコンパレータ106に予め設定した閾値とを比較して、検出値が閾値を超えたとき、基準位置信号を出力する。
In this way, the detection value of the
閾値は、図16(a)の破線で示すように、温度特性などによって変化する磁束密度の変化量を無視し、ヨーク103が磁石104に近接したときのみ基準位置信号を出力するような値に設定する。
As shown by the broken line in FIG. 16A, the threshold value is such that the reference position signal is output only when the
閾値に対してのコンパレータ106の出力は、図16(b)となり、コンパレータ106の出力からヨーク103の近接を知ることができるため、ヨーク103が近接したときのステアリングシャフト102の回転位置を回転基準位置として検出することができる。
The output of the
ステアリングシャフトの回転に伴って回転基準位置を生成するインデックスセンサとしては、ステアリングロールコネクタ及び舵中立位置検出装置が特許文献1に記載されている。これは、ステアリングホイールと共に回転するリテーナ30に設けられた磁性を有する突出片52が、ステアリングホイールが中立位置に達したとき磁気センサ56により検出され、ステアリングホイールが中立位置に達したことが検知されるものである。 As an index sensor for generating a rotation reference position in accordance with the rotation of the steering shaft, a steering roll connector and a rudder neutral position detection device are described in Patent Document 1. This is because the magnetic projecting piece 52 provided on the retainer 30 that rotates together with the steering wheel is detected by the magnetic sensor 56 when the steering wheel reaches the neutral position, and it is detected that the steering wheel has reached the neutral position. Is.
しかしながら、上述したインデックスセンサ101では、以下の不具合がある。
However, the
磁気センサ105は、磁石104に近接して配置される。そして、磁気センサ104の検出方向(検出軸151)と、磁石104から発する磁束142の方向が同じであるため、ヨーク103が磁気センサ105に近接していないときでも、磁気センサ105からは比較的大きな値が出力されている。このため、ヨーク103が近接しても磁束密度の変化は小さい。
The
このため、磁石104の温度特性による磁束密度の変動や、製造公差による磁束密度の変化に対してマージンが少ないという問題点がある。つまり、温度特性などの磁束密度の変動によっても磁気センサ105からの検出値がコンパレータ106に設定した閾値を超え、コンパレータ106が基準位置信号を出力してしまい、正しい回転基準位置が得られないことがある。
For this reason, there is a problem that the margin is small with respect to fluctuations in magnetic flux density due to temperature characteristics of the
そこで、本発明の目的は、大きな磁束密度の変化を発生させ、十分なマージンを有するインデックスセンサを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an index sensor that generates a large change in magnetic flux density and has a sufficient margin.
上記目的を達成するため、本発明は、ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの回転基準位置の検出に用いられる磁束を発生させる磁石と、前記磁石からの磁束密度を検出する磁気センサとを備え、前記磁石からの磁束密度の変化に基づき前記ステアリングシャフトの回転基準位置を検出するインデックスセンサにおいて、前記磁石と前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトが回転基準位置にあるとき、前記磁石の極軸と前記磁気センサの検出軸とが、xy平面視またはxz平面視において交差するように設けられ、前記ステアリングシャフトが前記回転基準位置に近づくにつれて、前記磁気センサを通る前記磁石からの磁束密度の前記極軸方向の成分が減少し、前記磁気センサを通る前記磁石からの磁束密度の前記検出軸方向の成分が増加することを特徴とするインデックスセンサを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a steering shaft, a magnet for generating a magnetic flux used for detecting a rotation reference position of the steering shaft, and a magnetic sensor for detecting a magnetic flux density from the magnet, In an index sensor that detects a rotation reference position of the steering shaft based on a change in magnetic flux density from the magnet, the magnet and the magnetic sensor are configured such that when the steering shaft is in the rotation reference position, the pole axis of the magnet and the magnetic sensor The detection axis of the sensor is provided so as to intersect in the xy plan view or the xz plan view, and as the steering shaft approaches the rotation reference position, the magnetic flux density from the magnet passing through the magnetic sensor in the polar axis direction Detection of magnetic flux density from the magnet through the magnetic sensor Providing an index sensor, wherein the direction of the component increases.
また、本発明は、前記ステアリングシャフトに取り付けられたヨークを備え、前記磁石は、前記ステアリングシャフトに対して前記磁石の極軸がねじれの位置となるように配置され、前記磁気センサは、y方向に前記磁石と並んで配置されると共に、前記磁石の極軸に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するように配置されていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。 The present invention further includes a yoke attached to the steering shaft, wherein the magnet is disposed such that a polar axis of the magnet is in a twisted position with respect to the steering shaft, and the magnetic sensor is in the y direction The index sensor is arranged side by side with the magnet and is arranged so as to detect a change in magnetic flux density in a direction perpendicular to the polar axis of the magnet.
また、本発明は、前記磁気センサには、前記磁石の磁束を検出する磁束検出部が備えられ、前記磁石の中心のx方向における位置と、前記磁束検出部のx方向における位置との間のx方向における距離が0.0mmであることを特徴とするインデックスセンサを提供する。
According to the present invention, the magnetic sensor includes a magnetic flux detection unit that detects the magnetic flux of the magnet, and is located between the position of the center of the magnet in the x direction and the position of the magnetic flux detection unit in the x direction. Provided is an index sensor characterized in that a distance in the x direction is 0.0 mm .
また、本発明は、前記磁石は、前記ステアリングシャフトに設けられ、前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトの長手方向において前記磁石の設けられている位置と異なる位置であって、前記ステアリングシャフトの近傍に設けられていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。 Further, according to the present invention, the magnet is provided on the steering shaft, and the magnetic sensor is located at a position different from the position where the magnet is provided in the longitudinal direction of the steering shaft, and in the vicinity of the steering shaft. An index sensor is provided.
また、本発明は、前記磁石は、前記ステアリングシャフトの中心軸からずれた位置に設けられていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。 In addition, the present invention provides an index sensor, wherein the magnet is provided at a position shifted from a central axis of the steering shaft.
また、本発明は、前記磁石の極軸は、前記ステアリングシャフトの中心軸と交差することを特徴とするインデックスセンサを提供する。 The present invention also provides an index sensor characterized in that the polar axis of the magnet intersects the central axis of the steering shaft.
また、本発明は、前記ステアリングシャフトの中心軸と前記磁石の極軸と前記磁気センサの検出軸は、同一平面にあることを特徴とするインデックスセンサを提供する。 In addition, the present invention provides an index sensor, wherein a central axis of the steering shaft, a polar axis of the magnet, and a detection axis of the magnetic sensor are in the same plane.
また、本発明は、前記磁気センサは、前記磁石の極軸に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するように配置されていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。 In addition, the present invention provides an index sensor, wherein the magnetic sensor is arranged to detect a change in magnetic flux density in a direction perpendicular to the polar axis of the magnet.
また、本発明は、前記磁気センサの側方にヨークが設けられていることを特徴とするインデックスセンサを提供する。 In addition, the present invention provides an index sensor, wherein a yoke is provided on a side of the magnetic sensor.
また、本発明は、前記磁気センサには、コンパレータが接続され、そのコンパレータは、予め設定された閾値と前記磁気センサからの検出値とを比較し、検出値が閾値を超えたとき、基準位置信号を出力することを特徴とするインデックスセンサを提供する。 In the present invention, a comparator is connected to the magnetic sensor, and the comparator compares a preset threshold value with a detection value from the magnetic sensor, and when the detection value exceeds the threshold value, the reference position An index sensor is provided that outputs a signal.
また、本発明は、前記磁気センサと前記コンパレータとをまとめてホールスイッチで構成したことを特徴とするインデックスセンサを提供する。 In addition, the present invention provides an index sensor characterized in that the magnetic sensor and the comparator are combined into a hall switch.
本発明によれば、ヨークの近接により大きな磁束密度の変化を発生させ、十分なマージンを有するインデックスセンサが得られる。 According to the present invention, an index sensor having a sufficient margin can be obtained by generating a large change in magnetic flux density due to the proximity of the yoke.
以下、本発明の構成を添付図面に従って説明する。 The configuration of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施の形態]
図1に、本発明の第1の実施の形態に係るインデックスセンサの概略図を示す。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a schematic diagram of an index sensor according to a first embodiment of the present invention.
図1に示すように、インデックスセンサ1は、ステアリングシャフト2に取り付けられた透磁率の大きいヨーク3と、ステアリングシャフト2に対して極軸がねじれの位置となるように、ヨーク3の近傍に配置された磁石4と、その磁石4の極軸41に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するように配置された磁気センサ5と、その磁気センサ5に接続されたコンパレータ6とで構成される。
As shown in FIG. 1, the index sensor 1 is disposed near the
ここで、図1に示すステアリングシャフト2の位置を、回転基準位置とする。ステアリングシャフト2が回転基準位置にあるとき、ステアリングシャフト2の中心とヨーク3と磁気センサ5とが一直線上になるようにそれぞれ配置されている。また、図1に示すように、ステアリングシャフト2の中心軸をz軸、このz軸と垂直に交わる平面の2軸をそれぞれx軸、y軸とした。したがって、図1は、xy平面視におけるインデックスセンサ1の構成を示している。
Here, the position of the
ステアリングシャフト2は、透磁率の小さい材料で構成するとよい。また、ステアリングシャフト2は、図示しないステアリングに接続されている。
The steering
ヨーク3は、ステアリングシャフト2の中心から極力ずれた位置に設けられる。これは、ヨーク3をステアリングシャフト2の中心に近い位置に設置すると、ステアリングシャフト2の回転によるヨーク3と磁石4との距離の変化が小さくなり、磁束密度の変化が小さくなるためである。磁束密度の変化が小さくなると、回転基準位置の特定が困難となる。なお、ヨーク3は、図1ではステアリングシャフト2の内部に設けられているが、ステアリングシャフト2の外部に設けることもできる。
The
磁気センサ5は、ヨーク3が磁石4に接近したときに変化する磁石4の極軸41の方向に対して垂直な方向の磁束密度を検出するものである。また、磁気センサ5は、例えば、MR素子、GMR素子、ホール素子からなる。
The
ここで、磁気センサ5は、磁石4の極軸41に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するよう、検出軸51が極軸41に対して略直角方向となるように設けられる。このとき、検出軸51はx軸方向を向いており、極軸41はy軸方向を向いている。すなわち、本実施の形態において、検出軸51と、極軸41とは、xy平面視において交差するよう設けられる。
Here, the
コンパレータ6は、予め設定された閾値と磁気センサ5からの検出値とを比較し、検出値が閾値を超えたとき、基準位置信号を出力する。基準位置信号は、アナログ信号で出力してもよいが、デジタル信号で出力した方が制御し易いという利点がある。
The
閾値は、磁束密度が温度特性などによって減少したり、増加したりしても、ヨーク3が磁石4に近接したときのみ基準位置信号を出力するように、磁束密度の上限および下限から十分なマージンを持たせた値に設定する。
The threshold is a sufficient margin from the upper limit and the lower limit of the magnetic flux density so that the reference position signal is output only when the
次に、インデックスセンサ1の作用について図2、3、4を用いて説明する。 Next, the operation of the index sensor 1 will be described with reference to FIGS.
図2は、インデックスセンサ1の動作原理を説明する図であり、図3は、インデックスセンサ1を構成する磁石4と磁気センサ5の配置構成の例を示す図であり、図4は、インデックスセンサ1の磁気センサ5およびコンパレータ6の出力をステアリングシャフト2の各回転角度毎にプロットした図である。ただし、図4の縦軸の磁束密度は、最大値が1になるように規格化している。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation principle of the index sensor 1, FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement configuration of the
ステアリングシャフト2が、図1に示した回転基準位置にあるとき、すなわちステアリングシャフト2の回転角が0°のときには、図2(b)に示すように、ヨーク3が磁石4に近接し、磁束42がヨーク3に引き寄せられ、磁気センサ5の検出軸51の方向に磁路が形成されるため、磁気センサ5からの出力が最大となる。
When the
一方、ステアリングシャフト2が左右(±40°程度)に回転して回転基準位置からずれるときは、図2(a)に示すように、磁石4からの磁束42は磁気センサ5の検出軸51に対して垂直な方向に発生している。
On the other hand, when the
このように、回転基準位置からの回転角度がある程度大きくなると、ヨーク3を通る磁束42がほとんどなくなり、磁気センサ5の出力は十分小さな値(≒ゼロ)となる。
As described above, when the rotation angle from the rotation reference position increases to some extent, the
例えば、図3に示すように、ステアリングシャフト2が回転基準位置にあるとき、すなわちステアリングシャフト2の回転角が0°のときのヨーク3から磁石4の上面までの距離d1=1.8mmとし、磁石4の中心と磁気センサ5が備える磁束を検出する磁束検出部との間の距離をs=0.0mmとして測定すると、ステアリングシャフトの回転による磁束密度は、図4(a)に示すように、回転基準位置(ステアリングシャフト2の回転角が0°)付近で大きく変化する。
For example, as shown in FIG. 3, when the
これをコンパレータ6により、予め定めた閾値(例えば、図4(a)の破線)で判定すると、図4(b)に示すような出力となり、十分なマージンをもって回転基準位置を得ることができる。
If this is determined by the
以上要するに、本発明のインデックスセンサ1によれば、ステアリングシャフト2の近接により大きな磁束密度の変化が得られ、コンパレータ6に設定する閾値に対して大きなマージンが得られる。また、閾値に対して大きなマージンが得られるので、閾値をより高くして回転基準位置を精度よく特定することも可能である。
In short, according to the index sensor 1 of the present invention, a large change in magnetic flux density is obtained by the proximity of the
これは、透磁率の大きいヨーク3が、ステアリングシャフト2が回転基準位置にあるときに磁石4に近接し、磁束42がヨーク3に引き寄せられ、磁気センサ5の検出軸51の方向に磁路が形成され、磁気センサ5からの出力が最大となるためである。
This is because the
また、磁石4を磁気センサ5の横に配置する構成のため、磁石4と磁気センサ5との高さ位置を調整することによって、磁気センサ5の出力のオフセット値を調整することができる。これにより、外乱要因によって磁気センサ5が磁束を感知したとしても、閾値まで達しないようにすることができインデックスセンサの安定性を向上することができる。
Further, since the
例えば、図5(a)に示す高さ位置から図5(b)に示す高さ位置(ステアリングシャフト2に対して磁石4の極軸よりも遠い位置)へ調整することで、つまり、ステアリングシャフト2と磁気センサ5との距離を長くすることで、磁気センサ5の出力のオフセット値を図6(a)に示す0から図6(b)に示す−x(x>0)に調整することができる。
For example, by adjusting from the height position shown in FIG. 5A to the height position shown in FIG. 5B (position far from the polar axis of the
[第2実施形態]
本発明の第2の実施の形態に係るインデックスセンサを図7に示す。上述の第1の実施の形態では、磁気センサ5とコンパレータ6の組み合わせで説明したが、この代わりに、図7に示すように、磁気センサ5とコンパレータ6を内蔵したホールスイッチ7を用いたインデックスセンサ61としても、図1のインデックスセンサ1と同様に大きな磁束密度の変化が得られ、予め設定する閾値に対して大きなマージンが得られる。
[Second Embodiment]
An index sensor according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. In the first embodiment described above, the combination of the
[第3実施形態]
図8は、本発明の第3の実施の形態に係るインデックスセンサの構成を示す図であり、図9は第3の実施の形態に係るインデックスセンサの配置を示す斜視図である。なお、図8、図9において、第1の実施の形態あるいは第2の実施の形態と共通する構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the index sensor according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view showing the arrangement of the index sensor according to the third embodiment. In FIG. 8 and FIG. 9, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment or the second embodiment, and the description will be omitted.
図8に示すように、本実施の形態に係るインデックスセンサ71は、ステアリングシャフト2と、ステアリングシャフト2に設けられた磁石4と、ステアリングシャフト2の近傍に配置された磁気センサ5と、磁気センサ5に接続されたコンパレータ6とから構成される。
As shown in FIG. 8, the
ここで、図8に示すステアリングシャフト2の位置を、回転基準位置とする。ステアリングシャフト2が回転基準位置にあるとき、ステアリングシャフト2の中心と磁石4とが一直線上になるように配置されている。また、図8に示すように、ステアリングシャフト2の中心軸をz軸、このz軸と垂直に交わる平面の2軸をそれぞれx軸、y軸とした。したがって、図8は、xz平面視におけるインデックスセンサ71の構成を示している。
Here, the position of the
磁石4は、ステアリングシャフト2の中心軸からずれた位置に、ステアリングシャフト2の半径方向と磁石4の極軸41とが略同一方向となり、磁石4の極軸41がステアリングシャフト2の中心軸と交差するように設けられる。すなわち、図8に示すように、ステアリングシャフト2の中心軸から、ステアリングシャフト2の半径方向に距離dずれた位置に磁石4が設けられる。これは、磁石4をステアリングシャフト2の中心に近い位置に設けると、ステアリングシャフト2の回転による磁石4と磁気センサ5との距離の変化が小さくなり、ステアリングシャフト2の回転に伴う磁気センサ5における磁束密度の変化が小さくなるためである。磁束密度の変化が小さくなると、回転基準位置の特定が困難となる。このとき、磁石4は、ステアリングシャフト2の半径方向の外側がN極、内側がS極となるように設けられる。
In the
磁気センサ5は、ステアリングシャフト2の回転角が0°のとき、すなわち回転基準位置においてステアリングシャフト2の磁石4が設けられている面に相対して、ステアリングシャフト2の近傍に設けられる。ステアリングシャフト2の長手方向における磁気センサ5が設けられる位置は、磁石4が設けられている位置と異なる位置とする。すなわち、ステアリングシャフト2の長手方向において、磁気センサ5が取付けられている位置は、磁石4が取付けられている位置とオフセットさせた位置とする。このとき、磁気センサ5は、検出軸51が磁石4の極軸41に対して略垂直方向となるように設けられる。
The
ここで、ステアリングシャフト2の中心軸と交差するように設けられる磁石4の極軸41の方向が図8におけるx軸であると定義すると、磁気センサ5と、磁石4と、ステアリングシャフト2の中心軸はいずれもxz平面に設けられる。すなわち、本実施の形態において、磁気センサ5と、磁石4と、ステアリングシャフト2の中心軸は同一平面にある。
Here, if the direction of the
そして、磁気センサ5の検出軸51と、磁石4の極軸41とはxz平面視において交差するように設けられる。
The
本発明の実施の形態に係るインデックスセンサ71における、磁石4と、磁気センサ5の配置を図9に示す。図9に示すように、磁石4は、ステアリングシャフト2の半径方向と、磁石4の極軸41とが略同一方向となるよう取付けられる。磁気センサ5は、ステアリングシャフト2の回転基準位置において、ステアリングシャフト2の磁石4が取付けられている面に相対し、ステアリングシャフト2の長手方向において、磁石4が取付けられている位置とオフセットさせた位置に設けられる。
The arrangement of the
本実施の形態においては、ステアリングシャフト2の長手方向において、磁石4が取付けられている位置とオフセットさせた位置に磁気センサ5を設けることにより、磁気センサ5をよりステアリングシャフト2に近接して設けることが可能となる。このため、ステアリングシャフト2の周方向の占有領域が少ないインデックスセンサを得ることが可能となる。
In the present embodiment, the
本実施の形態においては、上述のように磁石4と、磁気センサ5とが、ステアリングシャフト2の長手方向においてオフセットした位置に配置されたとしても、後に説明する本実施の形態に係るインデックスセンサの動作原理により、回転基準位置検出の精度になんら影響を及ぼすものではない。
In the present embodiment, as described above, even if the
(第3実施形態の動作原理)
次に、本発明の第3実施形態に係るインデックスセンサ71の動作原理について図10を用いて説明する。
(Operation principle of the third embodiment)
Next, the operation principle of the
インデックスセンサ71において、磁石4は、ステアリングシャフト2の半径方向の外側がN極、内側がS極となるよう配置されている。磁石4からは、N極からS極の方向に向かって磁束42が発生している。従って、図10(a)に示すように、ステアリングシャフト2が回転基準位置にあるときには、磁石4が磁気センサ5に近接し、磁束42が磁気センサ5を、検出軸51と同じ方向に通る。このため、磁気センサ5の検出軸51と同じ方向を通る磁束42の磁束密度が最大となり、磁気センサ5からの出力が最大となる。
In the
一方、ステアリングシャフト2が回転基準位置からずれたときには、図10(b)に示すように、磁石4はステアリングシャフト2と共に回転し、磁気センサ5と遠く離れた位置とされる。従って、磁石4のN極からS極に向かう磁束42は磁気センサ5をほとんど通らなくなり、磁気センサ5の検出軸51と同じ方向を通る磁束密度が低下し、磁気センサ5の出力も低下する。
On the other hand, when the
上記説明した動作原理により、本実施の形態においても、図4に示すのと同様の効果が得られる。例えば、図11に示すように、磁石4が回転基準位置にあるとき、すなわちステアリングシャフト2の回転角が0°のときの磁石4の中心から磁気センサ5の磁束検出部までの距離d2を2mm、回転基準位置における磁石4の表面から磁気センサ5までの距離d3を2.5mmとして測定すると、図4(a)と同様の磁束分布が得られる。
According to the operation principle described above, the same effect as shown in FIG. 4 can be obtained in the present embodiment. For example, as shown in FIG. 11, when the
これをコンパレータ6により、予め定めた閾値(例えば、図4(a)の破線)で判定すると、図4(b)に示すような出力となり、マージン、すなわち、磁石4が磁気センサ5の遠方にあるときの磁気センサ5の出力と閾値の差、および磁石4が磁気センサ5に近接した時の磁気センサ5の出力と閾値との差が十分大きいため、安定して回転基準位置を得ることができる。
When this is determined by the
これは、ステアリングシャフト2が回転基準位置にあるときに磁石4と磁気センサ5とが近接し、磁気センサ5の検出軸51の方向に磁束42による磁路が形成され、磁気センサ5からの出力が最大となるためである。
This is because the
(第3実施形態の効果)
本発明の第3実施形態に係るインデックスセンサ71にあっては、ステアリングシャフト2の長手方向において、磁石4が取付けられている位置とオフセットさせた位置に磁気センサ5を配置したことにより、ステアリングシャフト2の周方向での磁気センサ5の占有領域を小さくでき、インデックスセンサ71の小型化が可能となる。
(Effect of the third embodiment)
In the
これにより、図14に示すような従来のインデックスセンサ101において見られる問題、すなわち、磁石104の磁極141と、磁気センサ105の検出軸151とが同一方向となるよう配置されることによりインデックスセンサ101がステアリングシャフト102の周方向に占める領域が大きくなるという問題が解決されるという効果が得られる。
Accordingly, the problem seen in the
(第3実施形態の変形例)
本発明の第3実施形態においては、ステアリングシャフト2が回転基準位置にあるときに、ステアリングシャフト2に取付けられた磁石4から放出される磁束42の、検出軸51の方向の磁束密度が磁気センサ5により検出され、ステアリングシャフト2の回転基準位置が得られる。そして、回転基準位置を安定して得るためには、マージン、すなわち、磁石4が磁気センサ5の遠方にあるときの磁気センサ5の出力と閾値の差、および磁石4が磁気センサ5に近接した時の磁気センサ5の出力と閾値との差を十分大きくする必要がある。
(Modification of the third embodiment)
In the third embodiment of the present invention, when the
マージンを大きくするためには、磁気センサ5の遠方に磁石4があるときの検出軸51方向の磁束密度が小さくなり、磁気センサ5に近接して磁石4があるときの検出軸51の方向の磁束密度が大きくなるように磁気センサ5を配置すれば良い。
In order to increase the margin, the magnetic flux density in the direction of the
すなわち、本実施の形態において、磁気センサ5の配置は、検出軸51が磁石4の極軸41に対して垂直方向に限定されるものではなく、検出軸51が極軸41に対して所定の角度を有するように設置されていれば良い。例えば極軸41に対する垂直方向を基準線である0°としたとき、検出軸51と基準線が同一方向を向く、すなわち極軸41に対して検出軸51が垂直となるように配置される場合のみならず、検出軸51が基準線となす角度θが+45°〜−45°の範囲にあるように磁気センサ5が配置されれば、マージンを大きくすることが可能となり、本実施の形態が奏する効果を得ることができる。
That is, in the present embodiment, the arrangement of the
このように、本実施の形態においては、磁気センサ5は、磁石4の極軸41に対して、検出軸51が所定の角度を有するように設置されてもよい。そして、所定の角度とは、より好適には、極軸41に対する垂直方向を基準線である0°としたとき、基準線に対して+45°〜−45°の範囲である。
Thus, in the present embodiment, the
以上要するに、本発明のインデックスセンサ71によれば、ステアリングシャフト2に取付けられた磁石4の極軸41に対して、検出軸51が所定の角度を有するように磁気センサ5を配置構成したことで、ステアリングシャフト2の近接により磁気センサ5を通過する磁束密度の大きな変化が得られ、コンパレータ6に設定する閾値に対して大きなマージンが得られる。
In short, according to the
また、閾値に対して大きなマージンが得られるので、閾値をより高くして回転基準位置を精度良く特定することも可能である。 Moreover, since a large margin is obtained with respect to the threshold value, it is possible to specify the rotation reference position with high accuracy by increasing the threshold value.
[第4実施形態]
本発明の第4の実施の形態に係るインデックスセンサを図12に示す。上述の第3の実施の形態では、磁気センサ5とコンパレータ6の組み合わせで説明した。しかし、本発明の実施の形態としては図12に示すように、磁気センサ5とコンパレータ6を内蔵したホールスイッチ7を用いたインデックスセンサ81としても良い。
[Fourth Embodiment]
An index sensor according to a fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the above-described third embodiment, the combination of the
ホールスイッチ7を用いることにより、図8に示すインデックスセンサ71と同様に大きな磁束密度の変化が得られ、予め設定する閾値に対して大きなマージンが得られる。
By using the
[第5実施形態]
本発明の第5の実施の形態に係るインデックスセンサ91を図13に示す。
[Fifth Embodiment]
An index sensor 91 according to the fifth embodiment of the present invention is shown in FIG.
本発明の実施の形態としては、図13に示すインデックスセンサ91のように、磁気センサ5の側方にヨーク3を設置しても良い。
As an embodiment of the present invention, a
ヨーク3は、ステアリングシャフト2の中心軸と、磁石4と、磁気センサ5を含むxz平面に、磁気センサ5のz軸方向の側方に設けられる。磁気センサ5に対してヨーク3が設けられる位置は、ステアリングシャフト2の中心軸と磁気センサ5とを結ぶ軸に関して、磁石4と軸対称の位置である。すなわち、ステアリングシャフト2の中心軸と磁気センサ5とを結ぶ軸に対し、磁石4が磁気センサ5よりもz軸負の方向に設けられる場合、ヨーク3は磁気センサ5よりもz軸正の方向に設けられる。磁石4が磁気センサ5よりもz軸正の方向に設けられるのであれば、ヨーク3は磁気センサ5よりもz軸負の方向に設けられる。
The
ヨーク3は透磁率の大きい材質から構成されている。従って、本実施の形態においては上述の構成により、磁石4が磁気センサ5に近接した時、図13に丸印で示すように、磁石4から放出される磁束42がヨーク3に引き寄せられ、磁気センサ5を通過する磁束42により構成される磁界の変化を大きくすることができる。
The
これにより、本実施の形態においても、コンパレータ6が予め設定する閾値に対し、より大きなマージンを得ることが可能となる。
Thereby, also in the present embodiment, it is possible to obtain a larger margin with respect to the threshold value preset by the
1,61,71,81,91…インデックスセンサ、2…ステアリングシャフト、3…ヨーク、4…磁石、5…磁気センサ、6…コンパレータ、7…ホールスイッチ、41…極軸、42…磁束、51…検出軸、61…基準位置信号。 1, 61, 71, 81, 91 ... index sensor, 2 ... steering shaft, 3 ... yoke, 4 ... magnet, 5 ... magnetic sensor, 6 ... comparator, 7 ... Hall switch, 41 ... polar axis, 42 ... magnetic flux, 51 ... detection axis, 61 ... reference position signal.
Claims (11)
前記ステアリングシャフトの回転基準位置の検出に用いられる磁束を発生させる磁石と、
前記磁石からの磁束密度を検出する磁気センサとを備え、
前記磁石からの磁束密度の変化に基づき前記ステアリングシャフトの回転基準位置を検出するインデックスセンサにおいて、
前記磁石と前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトが回転基準位置にあるとき、前記磁石の極軸と前記磁気センサの検出軸とが、xy平面視またはxz平面視において交差するように設けられ、
前記ステアリングシャフトが前記回転基準位置に近づくにつれて、前記磁気センサを通る前記磁石からの磁束密度の前記極軸方向の成分が減少し、前記磁気センサを通る前記磁石からの磁束密度の前記検出軸方向の成分が増加すること
を特徴とするインデックスセンサ。 A steering shaft,
A magnet for generating a magnetic flux used for detecting the rotation reference position of the steering shaft;
A magnetic sensor for detecting a magnetic flux density from the magnet,
In an index sensor for detecting a rotation reference position of the steering shaft based on a change in magnetic flux density from the magnet,
The magnet and the magnetic sensor are provided such that when the steering shaft is at a rotation reference position, the polar axis of the magnet and the detection axis of the magnetic sensor intersect in an xy plan view or an xz plan view ,
As the steering shaft approaches the rotation reference position, a component in the polar axis direction of the magnetic flux density from the magnet passing through the magnetic sensor decreases, and the detection axial direction of the magnetic flux density from the magnet passing through the magnetic sensor An index sensor characterized in that the component of increases .
前記磁石は、前記ステアリングシャフトに対して前記磁石の極軸がねじれの位置となるように配置され、
前記磁気センサは、y方向に前記磁石と並んで配置されると共に、前記磁石の極軸に対して垂直な方向の磁束密度の変化を検出するように配置されていることを特徴とする請求項1に記載のインデックスセンサ。 Comprising a yoke attached to the steering shaft;
The magnet is arranged such that the polar axis of the magnet is a twisted position with respect to the steering shaft,
The magnetic sensor is arranged alongside the magnet in the y direction, and is arranged to detect a change in magnetic flux density in a direction perpendicular to the polar axis of the magnet. The index sensor according to 1.
前記磁石の中心のx方向における位置と、前記磁束検出部のx方向における位置との間のx方向における距離が0.0mmであることを特徴とする請求項2に記載のインデックスセンサ。 The magnetic sensor includes a magnetic flux detection unit that detects the magnetic flux of the magnet,
The index sensor according to claim 2, wherein a distance in the x direction between a position in the x direction of the center of the magnet and a position in the x direction of the magnetic flux detection unit is 0.0 mm.
前記磁気センサは、前記ステアリングシャフトの長手方向において前記磁石の設けられている位置と異なる位置であって、前記ステアリングシャフトの近傍に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のインデックスセンサ。 The magnet is provided on the steering shaft;
2. The index sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is provided at a position different from a position where the magnet is provided in a longitudinal direction of the steering shaft and in the vicinity of the steering shaft. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009245531A JP5684981B2 (en) | 2008-10-28 | 2009-10-26 | Index sensor |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008276873 | 2008-10-28 | ||
JP2008276873 | 2008-10-28 | ||
JP2009245531A JP5684981B2 (en) | 2008-10-28 | 2009-10-26 | Index sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010133943A JP2010133943A (en) | 2010-06-17 |
JP5684981B2 true JP5684981B2 (en) | 2015-03-18 |
Family
ID=42345345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009245531A Active JP5684981B2 (en) | 2008-10-28 | 2009-10-26 | Index sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5684981B2 (en) |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0315909A (en) * | 1989-03-24 | 1991-01-24 | Koganei Ltd | Position detection device for fluid pressure operation unit |
JPH04103073A (en) * | 1990-08-22 | 1992-04-06 | Canon Electron Inc | Magnetic disk driving device |
JPH04133649A (en) * | 1990-09-20 | 1992-05-07 | Canon Electron Inc | Face opposed type motor |
JPH0662305U (en) * | 1993-01-29 | 1994-09-02 | 日本精工株式会社 | Rolling bearing with rotation angle detector |
JPH09229614A (en) * | 1996-02-20 | 1997-09-05 | Yazaki Corp | Sensor for rotor |
US6559638B1 (en) * | 1998-06-22 | 2003-05-06 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetic positioning detector using field direction as primary detecting means |
JP2001004401A (en) * | 1999-06-25 | 2001-01-12 | Okuma Corp | Rotational position detector |
JP2001165607A (en) * | 1999-12-13 | 2001-06-22 | Tokai Rika Co Ltd | Steering roll connector and steering neutral position detector |
JP2002005613A (en) * | 2000-06-15 | 2002-01-09 | Yazaki Corp | Rotational angle detecting sensor |
JP2002148014A (en) * | 2000-11-10 | 2002-05-22 | Yazaki Corp | Steering angle sensor |
JP3881188B2 (en) * | 2001-04-11 | 2007-02-14 | オークマ株式会社 | Rotation position detector |
JP2003344009A (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-03 | Yazaki Corp | Rudder angle sensor |
JP4236872B2 (en) * | 2002-06-13 | 2009-03-11 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | Foldable portable information terminal device |
JP4002174B2 (en) * | 2002-12-19 | 2007-10-31 | 矢崎総業株式会社 | Magnetic rudder angle detector |
US20050151534A1 (en) * | 2004-01-08 | 2005-07-14 | Omekanda Avoki M. | System and method for sensing angular position using ring magnet with sensor in flux return path |
JP2006242915A (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Nidec Copal Corp | Potentiometer |
JP4365842B2 (en) * | 2006-08-22 | 2009-11-18 | アルプス電気株式会社 | Position sensor |
-
2009
- 2009-10-26 JP JP2009245531A patent/JP5684981B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010133943A (en) | 2010-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4960209B2 (en) | Non-contact rotation angle detection sensor | |
JP4911396B2 (en) | Inductive position sensor | |
US10508897B2 (en) | Magnet device and position sensing system | |
US20160041007A1 (en) | Hall Sensor Insensitive to External Magnetic Fields | |
JP5128120B2 (en) | Rotation sensor | |
WO2010026948A1 (en) | Angle sensor | |
US10969252B2 (en) | System for determining at least one rotation parameter of a rotating member | |
US8030917B2 (en) | Over one turn rotation angle sensor using rotating magnetic field | |
US9400194B2 (en) | Magnetic detection device and on-vehicle rotation detection device equipped with the same | |
US20100060268A1 (en) | Angle sensor | |
JPWO2008050581A1 (en) | Rotation angle detector | |
JP4756475B2 (en) | Magnetic rotor and rotation angle detection device | |
JP2006208048A (en) | Rotation angle detection apparatus | |
JP2010038765A (en) | Rotation detector | |
JP5684981B2 (en) | Index sensor | |
JP2009222518A (en) | Magnetic position detection device | |
JP7088222B2 (en) | Position detector, camera module and rotary actuator | |
WO2009090620A4 (en) | Method and apparatus for magnetic contactless measurement of angular and linear positions | |
US11085797B2 (en) | Rotation detecting device, encoder, and motor | |
JP4577263B2 (en) | Magnetic sensor | |
JP4456163B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP2018017584A (en) | Detection means, angle sensor, and angle calculation method | |
JP4737372B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP4941378B2 (en) | Rotation angle detector | |
JP7067404B2 (en) | Torque sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120727 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130524 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130604 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130730 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20131128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140415 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140605 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141224 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150116 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5684981 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |